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運算放大器的兩種比例放大電路方案介紹

發(fā)布時間:2023-09-25    欄目行業(yè):產品知識    瀏覽次數(shù):
運算放大器,它有兩個輸入引腳和一個輸出引腳。其中兩個輸入引腳,一個是正相輸入,一個是負相輸入。


正是因為運算放大器有正相輸入和負相輸入之分,所以工程師在用運算放大器開發(fā)比例放大電路,就有正相比例放大電路和負相比例放大電路兩種類型了。
什么是正相呢?又什么是負相呢?
就比例放大電路而言,正相的意思,就是運算放大器輸出的電壓與輸入的電壓是成正比例的;同理,負相的意思,就是運算放大器輸出的電壓與輸入的電壓也是成正比例關系的,只是多了一個負號。
舉例說明
1.png
正相比例放大電路
這個比例放大電路,為什么叫做正相比例放大電路呢?
正不正相,我們先不用管它。我們只知道,運算放大器的一個基本電路特性是虛短和虛斷。
根據(jù)虛斷的特性,運算放大器的兩個輸入引腳,流過的電流是0。也就是流過電阻R1的電流也是0,同樣流過電阻R3的電流也是等于流過電阻R2的電流。
所以有Vin = VA。
又根據(jù)虛短的特性,運算放大器兩個輸入引腳的電壓是相同的,因此VA = VB。又因為Vin = VA,所以就有Vin = VB。
寫到這里,小伙伴們都能理解吧,應該都沒問題吧。
對于輸出電壓Vout,它與R2電阻和R3電阻構成了一個回路。根據(jù)電路的歐姆定律,流過電阻R2和電阻R3的電流是等于


I = Vout / (R2 + R3)


這是一方面;另外一方面,對于電阻R2而言,流過它的電流也等于它兩端的電壓除以它的阻值,也就是


I = VB / R2


VB是什么電壓?它既是電阻R2兩端的電壓,也是運算放大器負相輸入引腳的電壓,這個電壓在數(shù)值上,它是等于運算放大器正相輸入引腳的電壓
所以流過電阻R2的電流,可以表示為


I = VB / R2 = VA / R2 = Vin / R2


我們把這些表示電流的式子,放在一起,就可以計算出來


Vin / R2 = Vout / (R2 + R3)


通過這個式子,可以發(fā)現(xiàn)運算放大器輸出的電壓Vout與輸入的電壓Vin之間的關系


Vout = Vin * (R2 + R3) / R2


顯然,電阻R2加上電阻R3的阻值,是要大于電阻R2阻值的,也就是(R2 + R3) / R2的值是要大于1的。從這個層面講,Vout是要大于Vin,運算放大器輸出的電壓是超過了輸入的電壓,所以這個電路就實現(xiàn)了放大的功能。
而且,這個放大的倍數(shù)就是(R2 + R3) / R2,只與這兩個電阻的阻值有關系。
不知道有沒有發(fā)現(xiàn),經過芯片哥電路的計算,輸出的Vout與輸入的電壓Vin,它倆都是同相的。輸入的電壓,如果是正電壓,輸出的電壓也是正電壓;輸入的電壓,如果是負電壓,輸出的電壓也是負電壓。
這就是正相比例放大電路的原理。
負相比例放大電路
按照運算放大器的原理,同樣的計算過程,可以計算出這個比例放大電路,它的輸出電壓Vout與輸入電壓Vin之間的關系式


Vout = -Vin * R3 / R1


這個等式就出現(xiàn)了一個“負號”,于是我們就把它稱之為負相比例放大電路,輸出的電壓與輸入的電壓,有一個反相的關系。
這就是運算放大器的兩種比例放大電路方案,一個是正相比例放大,一個是負相比例放大。
來源:【芯片哥




標簽: 運算放大器
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