B002—运放的7种基本应用

电子工程师一定要懂的运放电路

作者：资深电子工程师（10年消费电子设计经验）

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1. 电压跟随器

电压跟随器（也称为缓冲器）不会放大或反相输入信号，而是在两个电路之间提供隔离。输入阻抗很高，而输出阻抗很低，避免了电路内的任何负载效应。缓冲器的总增益为+1且Vout = Vin。

计算：

V+=Vin

V-=Vout

运放虚短：V+=V-

Vout=Vin=5V

反相器

反相器，也称为反相缓冲器，如果两个电阻相等，则反相器不会放大，但会反相输入信号。输入阻抗等于R，增益为-1，给出Vout = -Vin。

计算：

运放虚短: V-=V+=0V ;

运放虚断，则流过R1和R2的电流大小相同，方向相同，电流由高电位流向低电位:

（Vin—V-）/R1=(V- —Vout)/R2

Vin/R1= -Vout/R2

Vout=-Vin

3. 同相放大器

同相放大器不会对输入信号进行反相，而是以1+（R2/R1）的比率进行放大。

计算：

运放虚短：V-=Vout=Vin

运放虚断,则流过R1和R2的电流大小相同，方向相同：

（Vout-V-）/R2=V-/R1

Vout=V-*R2/R1+V-=V-*(1+R2/R1)

Vout=Vin*(1+R2/R1)

4. 反相放大器

反相放大器同时以-R2/R1的比率对输入信号进行反相和放大。放大器的增益由R2和R1确定。

计算：

运放虚短：V-=V+=0V

运放虚断，流过R1和R2的电流大小相同，方向相同，电流由高电位流向低电位：

（Vin—V-）/R1=（V-—Vout）/R2

Vout= —Vin*R2/R2

5. 反相电压加法器

加法器，也称为求和放大器，产生与输入电压V1和V2之和成比例的反相输出电压。可以汇总更多输入。如果输入电阻的值相等（R1=R2=R），则总输出电压为给定值，增益为+1。如果输入电阻不相等，则输出电压为加权和，并变为：Vout =-（V1（RA / R1）+ V2（RA / R2）+等）

R1=R2=R;

运放虚断：Ir3=Ir1+Ir2;

运放虚短：V-=V+=0;

(V1-V-)/R1+(V2-V-)/R2=（V- -Vout）/R3

V1/R1+V2/R2=-Vout/R3

(V1+V2)/R=-Vout/R3

Vout=-(R3/R)*(V1+V2)

6. 电压减法器

减法器也称为差分放大器，它使用反相和同相输入来产生输出信号，该信号是两个输入电压V1和V2之差，从而允许一个信号与另一个信号相减。如果需要，可以添加更多的输入以将其减去。

如果电阻相等（R=R3和RA=R4），则输出电压为给定值，电压增益为+1。如果输入电阻是不相等的电路变得放大器时产生负输出的差分V1高于V2和正输出时V1低于V2。

运放虚断：

V+=V2*R4/(R2+R4)=3.3V;

(V- -V1)/R1=(Vout-V-)/R3;

运放虚短：

V-=V+=3.3V；

Vout=(V- -V1)*R3/R1+V-=0.3*2+3.3=3.9V

7. 电压比较器

比较器有许多用途，但最常见的是将输入电压与参考电压进行比较，如果输入电压高于参考电压，则切换输出。如果输入的电压比分压器设置的参考电压正电压Vin>Vref更高，则输出将更改状态。