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集成运算放大器的线性电路在压力校验仪产品中的应用原理
阅读次数:1500  发布时间:2023/2/27 9:14:51
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 集成运算放大器的线性电路在压力校验仪产品中的应用原理
集成运算放大器的线性应用电路

当给集成运算放大器增加负反馈电路时,它就会工作在线性状态,如图所示,rr为负反馈电阻。

在图所示电路中,u电压经r1加到集成运算放大器的“-”端,由于集成运算放大器的输入电阻阻值r;为无穷大(℃),所以流入反相输入端的电流l=0a,从同相输入端流出的电流i+=0a,i=i+=0a。由此可见,运算放大器的两个输入端之间相当于断路,实际上又不是断路,故称为“虚断”。

在图所示电路中,集成运算放大器的输出电压u?=a×u,因为u。为有限值,而集成运算放大器的电压放大倍数a→℃,所以输入电压u≈0v,即u=u-u+≈0v,u_=u+。运算放大器两个输入端电压相等,两个输入端相当于短路,但实际上又不是短路的,故称为虚短”。

在图所示电路中,u=i×r2,而i+=0a,所以u+=0v,又因为u_=u+,故u=0v,从电位来看,运算放大器“-”端相当于接地,但实际上又未接地,故该端称为“虚地”。

综上所述,工作在线性状态的集成运算放大器有以下特性。①具有“虚断”特性,即流入和流出输入端的电流都为0a,i_=i+=0a。②具有“虚短”特性,即两个输入端的电压相等,u_=u+。

了解集成运算放大器的特性后,再来分析集成运算放大器在线性状态下的各种应用电路。

图加入负反馈电路的集成运算放大器

减法器

集成运算放大器构成的减法器如图所示,电路的两个输入端同时输入信号,反相输入端输入电压u1,同相输入端输入电压 u2,为了保证两输入端平衡,要求 r2//rs=r1/rr。下面分析两输入电压u1、u2与输出电压u。的关系。

根据电阻串联规律可得

根据“虚断”特性可得

因为u_==u+(根据“虚短”特性),所以有

如果r2=r3,r1=rf,上式可简化成

 

图减法器

集成运算放大器的保护电路

为了保护集成运算放大器,在使用时通常会给它加上一些保护电路。

1.电源极性接错保护电路

集成运算放大器在工作时需要接正、负两种电源,为了防止集成运算放大器因电源极性接错而损坏,常常要给它加电源极性接错保护电路。图3-26所示就是一种常用的运算放大器电源极性接错保护电路。

该电路是在运算放大器的正、负电源处各接了一个二极管,由于二极管具有单向导电性,如果某电源极性接错,相应的二极管无法导通,电源就不能加到运算放大器的电源脚,从而保护了运算放大器。

2.输入保护电路

集成运算放大器加输入保护电路的目的是为了防止输入信号幅度过大。运算放大器的输入保护电路如图所示。

图 运算放大器电源极性接错保护电路图 运算放大器的输入保护电路

 

在图(a)所示电路中,集成运算放大器的反相输入端与地之间接了两个二极管。其中 vd用来防止输入信号正半周期电压过大,如果信号电压超过+0.7v,vd会导通,输入信号正半周期无法超过+0.7v;vd2用来防止输入信号负半周期电压过低,如果信号电压低于-0.7v,vd会导通,输入信号负半周期电压无法超过-0.7v。

在图 (b)所示电路中,在集成运算放大器的同相输入端接了两个二极管,这两个

二极管另一端并不是直接接地,而是vd1接正电压+u,vd接负电压-u。假设电压u=2v,如果输入信号正电压超过2.7v,vd.会导通,运算放大器的输入端电压被钳在2.7v,如果输入信号负电压低于-2.7v,vda会导通,运算放大器的输入端电压被钳在-2.7v,即vdi、vd 能将输入信号电压的幅度限制在-2.7~+2.7v范围内。

3. 输出保护电路

集成运算放大器加输出保护电路的目的是为了防止输出信号幅度过大。运算放大器的输出保护电路如图所示。

该电路在输出端接了一个双向稳压管 vz,它的稳压范围是-uz~+uz,一旦输出电压超过这个范围,vz就会被击穿,将输出信号幅度限制在-uz~+uz范围内。

图 运算放大器的输出保护电路

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