运放电路解析及设计

运放偏置电路解析
运放偏置电路是一种常用的电路配置，用于将输入信号与一个固定的直流电压参考值进行比较和运算。

运放（Operational Amplifier，简称Op Amp）作为一个差分放大器，能够放大并
比较两个输入信号的差异。

运放偏置电路通常包括一个运放，以及用于提供偏置电压的电阻网络。

偏置电压是为了使运放处于正常工作状态而加入的电压，它可以使运放的输出电压对称分布在供电电压的中间，从而提供更大的工作范围。

具体的运放偏置电路的设计可以根据需求进行调整，以下是一种常见的运放偏置电路解析：
1. 输入端电阻：为了保持电路对输入信号的高输入阻抗，通常会在运放的非反相输入端（+端）和反相输入端（-端）之间接入一个输入电阻。

2. 反馈电阻和电容：为了将输出信号反馈给运放的负输入端，通常会在输出端与负输入端之间加入一个电阻，以控制运放的放大倍数。

在某些情况下，还可以加入一个电容来实现频率响应的调节。

3. 偏置电压电阻网络：为了提供偏置电压，可以在运放的非反相输入端与地之间接入一个电阻，同时在该电阻与地之间接入两个相等的电阻，形成一个电压分压网络。

通过这个电阻网络，可以将供电电压的中点作为偏置电压提供给运放的反相输入端。

4. 耦合电容：为了隔离输入信号的交流分量和直流分量，通常会在输入信号源与运放的输入端之间接入一个耦合电容。

通过这些电路组成的运放偏置电路，可以实现输入信号的放大和运算，同时保持运放工作在正常的工作范围内。

具体的电路参数和设计可以根据需要进行调整和优化，以满足不同应用的需求。

电压绝对值电路，顾名思义就是输出电压是输入电压的绝对值。

在很多运放的datasheet上可以看见绝对值电路的身影，就拿大家熟悉的OP07为例其绝对值电路如图1所示图1.OP07电压绝对值电路图现在我们来分析分析图1电路的工作过程。

（1）输入为正电压时电路可以等效为两个单位增益反向放大器级联，达到“负负得正”的效果。

可以将电路图拆分，得到前一个反向放大器如图2所示。

图2.前级反向放大器图2为什么是一个反向放大器的电路呢？主要是多了两个二极管，让我们觉得与一般的反向放大有些不同了。

我们可以看看它的工作情况。

从仿真的结果可以看出，其中D1导通，D2截止。

这个比较好理解，电路从输入口流到运放的2端口，运放的输入电流很小（可忽略），所以电路一分为二，继续向前流，都遇到10K的电阻，也同样遇到了二极管，但是上面的是从二极管正端流入，下面的是负端流入，当然D1导通，D2截止啦！（我是这么理解的，不是很科学，但是比较容易懂）。

那么下面一个10k和D2的电路截止了，就可以忽略不计了，电路就可以当做一个方向放大器来理解了。

再加上后面一个方向放大，就“负负得正”了。

（2）输入电压为负时图3.负电压仿真当输入为-6.32V，输出为6.32V。

设输入为Vin,运放1的正相输入和反相输入端电压分别为V1+、V1-，运放2的正相输入和反相输入端电压分别为V2+、V2-，R1与R2间的节点电压为V o1，电路输出电压V out.由虚短可知V1+=V1-=0V，V2+=V2-，所以V2+-V1+=V2--V1-，即这两条之路的压差相等。

我们先不理会二极管D1与D2。

那么R1、R2支路与R5支路的压差相等，但是电阻为2:1，则电流为1:2.而这两条支路电路之和等于输入电流。

由这样的关系可以计算得：V2-=V2+=-2/3Vin,V o1=-1/3Vin,因此R2两端的压差为-1/3V in。

最后的输出为：V out=V2-+[(1/3Vin)/R2] *R3=-Vin。

运放电路的工作原理运放电路是一种广泛应用于电子电路中的集成电路，它具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带特性。

运放电路在各种电子设备中都有着重要的作用，比如放大电路、滤波电路、比较电路等。

那么，运放电路是如何实现这些功能的呢？接下来我们将深入探讨运放电路的工作原理。

首先，我们来了解一下运放电路的基本结构。

运放电路由输入端、输出端、电源端和反馈网络组成。

其中，输入端通常包括一个非反相输入端和一个反相输入端，输出端则输出放大后的信号，电源端提供工作电压，反馈网络则用于控制运放的增益和频率特性。

运放电路的工作原理可以用简单的反馈控制理论来解释。

在一个典型的反馈电路中，输出信号会被反馈到输入端，通过反馈网络调节输入端的信号，从而控制输出端的信号。

这种反馈机制可以使运放电路具有稳定的工作特性和精确的控制能力。

在放大电路中，运放电路通过控制输入信号和反馈信号的比例来放大输入信号。

当输入信号进入非反相输入端时，输出端会输出一个放大后的信号。

通过调节反馈网络的参数，可以控制放大倍数和频率响应，从而实现对输入信号的精确放大。

在滤波电路中，运放电路可以通过反馈网络来实现对特定频率范围的信号进行滤波。

通过选择合适的电容和电感参数，可以设计出低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等不同类型的滤波电路，从而满足不同应用场景的需求。

在比较电路中，运放电路可以通过比较两个输入信号的大小来输出一个对应的逻辑电平。

这种比较功能在模拟信号处理和数字信号处理中都有着重要的应用，比如在模拟信号的采样保持电路中，可以利用运放电路来实现对输入信号的采样和保持。

总的来说，运放电路通过精确的反馈控制机制，实现了在电子电路中的多种功能，包括信号放大、滤波、比较等。

它的工作原理基于反馈控制理论，通过精确的设计和调节，可以实现对输入信号的精确处理和控制。

因此，运放电路在现代电子领域中具有着广泛的应用前景，对于提高电子设备的性能和功能起着至关重要的作用。

史上最全的运放典型应用电路及分析运放（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种非常重要的电子元件，被广泛应用于各种电路中。

它具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低和大动态范围等特点，适用于信号放大、滤波、求和、差分运算等各种应用。

下面将介绍几个常见的运放典型应用电路。

1. 基本运算放大器（Inverting amplifier）电路：该电路是运放最基本的应用之一，用于放大信号。

它的输入信号通过一个电阻连接到运放的一个输入引脚（负输入端），另一个输入引脚通过一个反馈电阻与输出端相连。

这样，在负输入端和输出端之间形成一个负反馈回路。

根据负反馈原理，输入信号被放大后反馈到负输入端，并与输入信号相位反向，达到放大输入信号的效果。

2. 非反转放大器（Non-inverting amplifier）电路：与基本运算放大器相比，非反转放大器电路在输入信号的反馈上有所不同。

在该电路中，输入信号直接连接到运放的一个输入引脚（正输入端），另一个输入引脚通过一个电阻与负电源端相连。

输出信号通过一个反馈电阻连接到正输入端。

这样，输出信号经过反馈后加入到正输入端，与输入信号相位相同，实现了对输入信号的放大。

3.滤波电路：运放可用于构建各种滤波电路，如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。

滤波器根据频率的不同选择性地削弱或放大信号的不同频段。

例如，低通滤波器能够削弱高频信号，使得输出信号更加接近原始信号的低频部分。

4.增益控制电路：运放可以用于实现可变增益放大器。

通过调节输入信号与反馈电阻之间的比例关系，可以实现对输出信号的不同放大倍数的控制。

这种电路广泛应用于音频设备、通信系统等领域。

5.比较器电路：利用运放的比较特性，可以将其应用为比较器。

比较器通过将待测信号与参考电压进行比较，并给出一个高低电平作为输出信号。

这种电路广泛应用于电压比较、开关控制、实现零点检测等场景。

总而言之，运放的应用非常广泛，可以根据不同的需求设计出各种典型电路。

第五章 含运算放大器的电路的分析◆ 重点：1、运放的传输特性2、比例器、加法器、减法器、跟随器等运算电路3、含理想运放的运算电路的分析计算◆ 难点：1、熟练计算含理想运放的思路5.1 运放的电路模型5.1.1 运放的符号运放是具有高放大倍数的直接耦合放大电路组成的半导体多端实际元件。

而在本章中，所讲到“运放”，是指实际运放的电路模型——一种四端元件。

其符号为+u-_o+ _图5-1 运放的符号在新国标中，运放及理想运放的符号分别为图5-2 运放的新国标符号5.1.2 运放的简介一、同相与反相输入端运放符号中的“+”、“-”表示运放的同相输入端和反相输入端，即当输入电压加在同相输入端和公共端之间时，输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相同；反之，当输入电压加在反相输入端和公共端之间时，输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相反。

其意义并不是电压的参考方向。

二、公共端在运放中，公共端往往取定为接地端——电位为零，实际中，电子线路中的接地端常常取多条支路的汇合点、仪器的底座或机壳等，输入电压、输出电压都以之为参考点。

有时，电路中并不画出该接地端，但计算时要注意它始终存在。

5.1.3运放的输入输出关系一、运放输入输出关系曲线在运放的输入端分别同时加上输入电压+u和-u（即差动输入电压为du）时，则其输出电压u o为uouAuuAu=-=-+)(d图5-3 运放输入输出关系曲线实际上，运放是一种单向器件，即输出电压受输入电压的控制，而输入电压并不受输出电压的控制。

由其输入输出关系可以看出，运放的线性放大部分很窄，当输入电压很小时，运放的工作状态就已经进入了饱和区，输出值开始保持不变。

二、运放的模型au-u ou图5-4 运放的电路模型由运放的这一模型，我们可以通过将运放等效为一个含有受控源的电路，从而进行分析计算。

例：参见书中P140所示的反相比例器。

（学生自学）5.1.4有关的说明在电子技术中，运放可以用于1．信号的运算——如比例、加法、减法、积分、微分等2．信号的处理——如有源滤波、采样保持、电压比较等3．波形的产生——矩形波、锯齿波、三角波等4．信号的测量——主要用于测量信号的放大5.2 具理想运放的电路分析5.2.1 含理想运放的电路分析基础所谓“理想运放”，是指图中模型的电阻R in、R0为零，A为无穷大的情况。

熟悉运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法ﻫ2、了解其主要特点,掌握运用虚短、虚断的概念分析各种运算电路的输出与输入的函数关系。

3、了解积分、微分电路的工作原理和输出与输入的函数关系.ﻫﻫ学习重点:应用虚短和虚断的概念分析运算电路。

ﻫﻫ学习难点：实际运算放大器的误差分析ﻫﻫ集成运放的线性工作区域前面讲到差放时,曾得出其传输特性如图,而集成运放的输入级为差放,因此其传输特性类似于差放.ﻫ当集成运放工作在线性区时,作为一个线性放大元件ﻫﻫ v o=A vo v id=Ａvｏ(v+－v-)ﻫﻫ通常A vo很大，为使其工作在线性区,大都引入深度的负反馈以减小运放的净输入,保证vｏ不超出线性范围。

ﻫ对于工作在线性区的理想运放有如下特点:ﻫ∵理想运放Ａvo=∞,则 v＋－v—=v o/ Aｖｏ＝0 ｖ+＝ｖ—ﻫ∵理想运放R i=∞ ｉ+＝i—=０ﻫﻫ这恰好就是深度负反馈下的虚短概念。

ﻫﻫ已知运放Ｆ０0７工作在线性区,其A vo=10０ｄB=１05 ,若v o=1０V，R i＝２MΩ。

则v+—v—=?,i＋=？,i-=?ﻫﻫ可以看出,运放的差动输入电压、电流都很小，与电路中其它电量相比可忽略不计。

这说明在工程应用上,把实际运放当成理想运放来分析是合理的 .返回第二节基本运算电路比例运算电路是一种最基本、最简单的运算电路,如图8。

1所示.后面几种运算电路都可在比例电路的基础上发展起来演变得到。

v o∝v i：v o=ｋ v i（比例系数k即反馈电路增益 A vF,vｏ=A vF v i)输入信号的接法有三种:ﻫﻫ反相输入（电压并联负反馈）见图８.2ﻫﻫ同相输入（电压串联负反馈）见图8.3ﻫ差动输入（前两种方式的组合)ﻫ讨论:ﻫ１）各种比例电路的共同之处是：无一例外地引入了电压负反馈。

2）分析时都可利用"虚短”和”虚断”的结论： iＩ=０、vＮ=ｖｐ .见图8．４ﻫ３）A vＦ的正负号决定于输入v i接至何处：ﻫ接反相端：A vF<0ﻫ接同相端:A vＦ>０，见图8。

运放的基本分析方法：虚断，虚短。

对于不熟悉的运放应用电路，就使 用该基本分析方法。

运放是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直 流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。

1、运放在有源滤波中的应用R230 C50 I 0 01uF ia2K glF图1有源滤波上图是典型的有源滤波电路（赛伦-凯 电路，是巴特沃兹电路的一种）。

有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减，而且滤波特性 对电容、电阻的要求不高。

该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级 RC 电路的电 阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路），这样就可以在满足滤波性能的情况下， 将器件的种类归一化。

其中电阻 R280是防止输入悬空，会导致运放输出异 常。

滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为：巴特沃兹，单调下降，曲 线平坦最平滑；巴特沃兹低通滤波中 用的最多的是 赛伦凯乐电路，即仿真 的该电路。

一个滤波器，要知道其截至频率是多少，或者能写出传递函数和频率响 如果该滤波器还有放大功能，要知道该滤波器的增益是多少。

C2InF/S%542K49/1%C1R233 1S2KACH应也可以。

2K<9n%-WACH BF1OP21I77ARZ10 r4J2ic * * 、 TLC2274AJDInF/S%AGNO_AOAONO^AO当两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路，在二阶有源电路中引入一个负反馈，目的是使输出电压在高频率段迅速下降。

二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为1+Rf/R1 ，与一阶低通滤波电路相同；圖4・13 (a)」喈SatemKey低通濾波器但)尸«卩(b)截止频率为‘ "ZjnZ注明，m 的单位为欧姆，N 的单位为u所以计算得出 截止频率为2；T *2490^10-" *72490** 1 O'-2*3.1-1*2490*10""*1.578 24.67*10-^二切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波；贝塞尔（椭圆），相移与频 率成正比，群延时基本是恒定。

双运放恒流源电路详解1.引言在文章中，1.1 概述部分旨在介绍双运放恒流源电路的背景和基本概念。

本文将详细阐述双运放恒流源电路的原理和应用前景，并对其进行总结。

首先，双运放恒流源电路是一种常见的电子电路设计技术，它通过使用两个运算放大器（运放）来实现一个可以输出稳定电流的电路。

这种电路在许多应用领域中得到了广泛的应用，如电源管理、仪器仪表以及通信系统等。

恒流源电路的基本原理是通过将一个稳定的参考电流与负载电阻相连接，从而实现一个稳定输出电流的源。

双运放恒流源电路的特点是它能够提供高的输出阻抗，从而减小对负载的影响，同时还有较好的稳定性和精度。

在本文的后续部分，我们将深入探讨双运放恒流源电路的基本原理。

首先，我们会详细介绍双运放的基本工作原理，包括其输入输出特性和放大功能。

随后，我们将进一步解释恒流源电路的原理，包括如何实现恒流输出以及如何保持输出的稳定性和精度。

而后，我们将探讨双运放恒流源电路的应用前景。

由于其具有稳定的输出特性和高输出阻抗，双运放恒流源电路在一些关键应用中具有重要的作用。

例如，在电源管理中，恒流源电路可以用于稳定电池充电，保证电池的使用寿命；在仪器仪表中，它可以作为精确且可靠的电流源，用于仪器的校准和运行；在通信系统中，恒流源电路可以提供稳定的电流驱动，保证数据传输的质量等。

最后，我们将总结本文的主要内容和观点。

通过对双运放恒流源电路的详细讲解，我们希望读者能够更好地理解其原理和应用，并在实际工程中灵活运用。

在接下来的章节中，我们将逐一阐述双运放恒流源电路的各个方面，带领读者深入理解这一电路设计技术的内涵。

1.2文章结构文章结构的部分内容可以如下编写：文章结构：本文主要分为引言、正文和结论三个部分。

引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。

在概述中，将介绍双运放恒流源电路的背景和意义。

文章结构部分即为本节所述的内容，将对文章的整体结构进行说明，使读者能够清晰地了解文章的组成部分。