运算放大器电路设计

运算放大器是电路设计中十分常用的工具,利用运算放大器的特性(输入阻抗高,一般可以达到兆级,输出阻抗接近于0)可以实现很多具有独特功能的电路。而且特别值得注意的是,运放的虚短与虚断特性只有在运放处于深度负反馈的情况下才成立(也就是运放工作在其线性工作区时。)
如上图所示,这是一个放大电路,当该运放lm358工作在线性放大区时,运放具有虚短和虚断的特点,也就是5点的电压与6点的电压相等,而且经过5点和6点的电流为零。由此两点,可以推算得出
也就是说,只需要对电阻r3、r4的阻值进行调整,我们就能得到各种不同的放大倍
数。
如上图是一个电流放大电路,此电路的功能时将流过电阻r4的电流转化成电压值进行放大。
此电路的分析:运算放大器a的正相输入由vcc在r1和r2上的分压提供,由于运放a的虚短,所以运放a的两个输入端3和2具有相同的电压。由于运放b的虚断,没有电流从b的输入端5进入,所以流过电阻r4的电流与流过电阻r3的电流相等。流过r3的电流可以有2端(也就是3端)的电压除以r3的阻值得到。运放b是一个电压跟随器,此处的作用是利用了运放(电压跟随其)的高输入阻抗把电阻r3上的电压钳住。后半段的电路时上面介绍的放大电路,可以通过把r5、r6、r7、r8的阻值调整到合适的数值,使得运放cb的输出为该放大电路输入两端差值(vb-vd)的放大,放大倍数为(r8/r7)。注意此处运放cb的输入是vb与vd,由于电压跟随器c的作用,vd=va,所以运放cb的输入其实是(vb-va),也相等于电阻r4上的电压。故而,此电路最后的输出(r9两端的电压)就是r4上的电压的(r8/r7)倍的放大。由此可以计算出r4上的电压,也可以得到r4上的电流,实现将r4上的小电流信号放大的功能。
本电路仅仅说明了运放电路在实际电路中是如何工作的,但是真正需要对小电流进行采集、测量的时候,还需要很多抗干扰电路。

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