运算放大器基本电路——11个经典电路张飞实战电子

电路

运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。张飞实战电子特搜罗运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事硬件研发与设计的同行，看完后有所收获。

遍观所有模拟电子威廉希尔官方网站的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！一位曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。今天，张飞实战电子就教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793

一、虚短和虚断的概念
由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过R1的电流I1 =(Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 =I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

图二中Vi与V-虚短，则Vi=V-……a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I=Vout/(R1+R2)……bVi等于R2上的分压，即：Vi=I*R2……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2这就是传说中的同向放大器的公式了。

图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ……b 代入a 式，b 式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。质疑：(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 ……b 图三公式中少了个负号？（张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793）

请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。故(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 =V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+= (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！

图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有(V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c 如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知V+ = V- ……e 所以Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。

后续6图明天继续更新。。。张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793

小酸角 · 2015-3-19 20:02:40

{:12:}

fly183948727 · 2015-3-20 16:49:17

不明白？？？？？！！

fly183948727 · 2015-3-20 16:52:34

图一 I2 = (V- - Vout)/R2
图三(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ；质疑：(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 ……b 图三公式中少了个负号？
图四 (V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 =V-/R4 ；
图五(V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ；

不明白 V-与Vout向减时，哪个在前？为什么这么放？不懂，求解！谢谢

小酸角 · 2015-3-20 17:17:17

fly183948727 发表于 2015-3-20 16:52
图一 I2 = (V- - Vout)/R2
图三(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ；质疑：(V1 – V-)/R1 ...

您好，感谢您的查看。这个问题，我们能QQ细谈么？QQ：437521793

scalequee · 2015-3-20 19:56:27

看的我晕乎乎的

小酸角 · 2015-3-21 09:37:29

scalequee 发表于 2015-3-20 19:56
看的我晕乎乎的

您好，谢谢您的查看，有任何问题，欢迎咨询qq：437521793 张飞实战电子，欢迎您的咨询。

小酸角 · 2015-3-21 10:41:38

张飞电子工程师速成视频教程第一部下载地址：

顾大建 · 2015-3-21 20:39:37

非常不错很经典

cooldog123pp · 2015-3-23 10:12:59

确实不错哟

电子海豚 · 2015-3-23 14:07:19

学海无涯，勤习勤思。

黄家龙 · 2015-3-24 13:06:33

看的我晕乎乎的

a542900928 · 2015-3-24 13:16:44

写的很好值得一看

小小匠人灬 · 2015-3-25 09:34:10

写的很好很清晰

小酸角 · 2015-3-25 21:39:53

gujian101401010 发表于 2015-3-21 20:39
非常不错很经典

谢谢~~我们一起学习嘛~~~~加油~~~~

小酸角 · 2015-3-25 21:40:52

黄家龙发表于 2015-3-24 13:06
看的我晕乎乎的

您好，学习过程中有任何疑问，欢迎咨询张飞QQ：437521793

杨金 · 2015-3-26 10:16:24

经典

cooldog123pp · 2015-3-26 15:55:19

直接看书好了

airtech · 2015-3-28 19:19:36

好东西收藏了！！！！！！！！！！！！！

柠檬守护 · 2015-3-28 23:28:54

支持张老师哦

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