10 大基本运算放大器电路 -凯发app官网登录

除了无源元器件电阻器和电容器，运算放大器也是模拟电子电路的基本要素之一。运算放大器是具备近乎理想的直流放大所需的所有性能的线性装置，因此广泛用于信号调节或滤波，或执行加、减、积分和微分等数学运算。本文旨在为电子设计的新手介绍 10 种基本电路，并刷新工程师们的陈腐理念。

1.电压跟随器

最基本的电路是电压缓冲器，因为它不需要任何外部元器件。电压输出与电压输入相等，因此学生们可能会感到困惑，怀疑这种电路是否有任何实际应用。

该电路可以产生非常高的阻抗输入和低阻抗输出。这对于两个元器件之间的接口逻辑电平或电源基于分压器的情况非常有用。下图基于分压器，电路无法运行。实际上，负载阻抗会发生很大变化，因此输出电压也会发生显著变化，尤其是负载阻抗与 r2 值相同的时候。

为了解决这个问题，在负载和分压器之间（见下图）插入了放大器。因此，输出电压取决于 r1 和 r2，而非负载值。

顾名思义，运算放大器的主要目标是放大信号。例如，为了让 adc 测量此信号，必须放大传感器输出。

2.反相运算放大器

在此配置中，输出通过电阻器（r2）反馈到负输入或反相输入。输入信号通过电阻器（r1）施加到该反相引脚。

正极引脚接地。

这在 r1 和 r2 相等的特殊情况下显而易见。这种配置可以产生与输入互补的信号，因为输出正好与输入信号相反。

由于是负号，输出信号与输入信号异相。若两种信号必须同相，则使用同相放大器。

3.同相运算放大器

这种配置与反相运算放大器非常类似。对于同相运算放大器来说，输入电压直接施加到同相引脚，反馈环路的末端接地。

这些配置可以放大一个信号。使用加法放大器可以放大数个信号。

4.同相加法放大器

欲添加两个电压，只可以在正极引脚上添加两个电阻器到同相运算放大器电路。

值得注意的是，添加数个电压并非一种非常灵活的凯发app官网登录的解决方案。实际上，如果添加了相同电阻的第三个电压，公式将成为 vs = 2/3 (v1 v2 v3)。

欲得到 vs = v1 v2 v3，需要更改电阻器，或第二种选择是使用反相加法放大器。

5.反相加法放大器

在反相运算放大器电路的反相输入引脚上并联添加电阻器可以将所有电压相加。

与同相加法放大器不同，可以在不改变电阻值的情况下添加任意数量的电压。

6.差分放大器

反相运算放大器（见 2 号电路）放大了施加到反相引脚上的电压，而且输出电压异相。使用这种配置接地同相引脚。

如果通过同相端分压器施加电压来更改上述电路，我们最终得到一个如下所示的差分放大器。

放大器不仅可以用于加、减或对比电压。您还可以借助多个电路调节信号。我们来看一下最基本的电路。

7.积分器

例如，只需切换微控制器的 gpio，便可轻松产生方波。如果电路需要三角波形，仅需积分方波信号。利用运算放大器、反相反馈路径上的电容器和输入反相引脚上的电阻器（如下所示），积分输入信号。

请注意，电阻器通常与电容器并联，以解决饱和问题。实际上，如果输入信号是频率非常低的正弦波，则电容器的作用类似于开路并阻挡反馈电压。届时放大器就像一个普通的开环放大器，具有非常高的开环增益，并且饱和。由于电阻器与电容器并联，电路的作用类似于低频的反相放大器，避免了饱和。

8.微分器放大器

通过交换电容器和电阻器，微分器以类似于积分器的方式工作。

截至目前提供的所有配置。

9.转换器电流 - 电压

光电探测器将光转换为电流。要将电流转换为电压，利用带有运算放大器的简单电路、通过同相端电阻器的反馈环路以及两个输入引脚之间连接的二极管，可以获得与光电二极管产生的电流成比例的输出电压，这一点由光的特性显而易见。

上述电路采用欧姆定律，基本公式为：电压等于电阻乘以电流。电阻单位为欧姆，始终为正电阻。但是由于使用运算放大器，可以设计负电阻！

10.负电阻

反相引脚的反馈迫使输出电压为输入电压的两倍。由于输出电压始终高于输入电压，因此通过同相引脚上 r1 电阻器的正反馈模拟负电阻。

最终，具有运算放大器的电路不一定会更改输入信号，而是像峰值检测器放大器一样记录信号。

另外：峰值检测器运算放大器

电容器用作存储器。如果同相输入端的输入电压高于反相输入端的电压（也是电容器的电压），放大器进入饱和状态，二极管正向并为电容器充电。假设电容器没有快速自放电功能，如果输入电压 ve 低于电容器的电压，二极管被阻断。因此，由电容器记录峰值电压。

运算放大器可提供更多电路，但了解这 10 种基本电路可让您轻松研究更复杂的电路。