運(yùn)放是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。其輸出信號可以是輸入信號加、減或微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果。由于早期應(yīng)用于模擬計(jì)算機(jī)中用以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)運(yùn)算，因而得名“運(yùn)算放大器（簡稱“運(yùn)放”）”。?運(yùn)放的輸入級是差分放大電路，具有高輸入電阻和抑制零點(diǎn)漂移能力；中間級主要進(jìn)行電壓放大，具有高電壓放大倍數(shù)；輸出極與負(fù)載相連，具有帶載能力強(qiáng)、低輸出電阻特點(diǎn)。運(yùn)放的應(yīng)用非常廣泛。

? ? 明德?lián)P（簡稱MDY）研發(fā)了多款商用電路板卡。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)，我們經(jīng)常會使用到運(yùn)放，在這里給大家分享幾個(gè)運(yùn)放常用的小電路。運(yùn)放使用中要注意幾點(diǎn)：輸入阻抗由輸入電阻器決定，確保該值大于電源的輸出阻抗；使用高值電阻器可能會減小電路的相位裕度并在電路中引入額外的噪聲；避免將電容負(fù)載直接放置在放大器的輸出端，以最大程度地減少穩(wěn)定性問題；大信號性能可能會受到壓擺率的限制，應(yīng)檢查數(shù)據(jù)表中的最大輸出擺幅與頻率間的關(guān)系圖，以最大程度地減小轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真。

1.反相放大電路

圖1運(yùn)放的同向端接GND，反向端和同向端虛短，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出運(yùn)放，那么R1和R2相當(dāng)于是串聯(lián)的，流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。流過R1的電流i1 =Vi/R1，流過R2的電流i2 = - Vout/R2，所以可以得到Vout = (-R2/R1)×Vi?。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖1反相放大電路原理框圖

2.?同相放大電路

圖2中V+與V-虛短，則?Vi =V+= V-，因?yàn)樘摂?，反向輸入端沒有電流輸入輸出運(yùn)放，通過R1和R2?的電流相等，設(shè)此電流為i，由歐姆定律得：i = Vout/(R1+R2)，?Vi等于R2上的分壓， 即：Vi = i*R2，所以可以計(jì)算出Vout=Vi×(R1+R2)/R2。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??圖2同相放大電路原理框圖

3.?電荷靈敏前置放大電路

電荷靈敏前置放大電路基本原理如圖3所示。其中，A是放大器的開環(huán)增益，C為耦合電容，Rd是探測器偏置電阻，Cf是反饋電容，與之并聯(lián)的Rf是反饋電阻。為了保證Cf上電荷的積累，一般情況下，Rf為MΩ到GΩ量級。Rf主要有兩個(gè)作用，一是用于泄放Cf上的電荷，二是產(chǎn)生直流負(fù)反饋以穩(wěn)定放大器直流工作點(diǎn)。探測器與放大器之間的C起到隔直作用，取值為幾千個(gè)pF量級。當(dāng)探測器輸出Q的電荷量到電荷靈敏前置放大器時(shí)，電荷前放輸出電壓幅度Vout=Q/Cf。式中Q為探測器產(chǎn)生的電荷量。由于有(1+A0)Cf遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Ci（探測器等效電容），從而使得電荷前放的增益僅與反饋電容Cf有關(guān)，得出電荷靈敏前置放大電路的放大增益為AQ=1/Cf。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖?3電荷靈敏前置放大電路原理框圖

4．微分電路

圖4中由虛斷可知，通過電容C1和電阻R1的電流是相等的，由虛短可知，運(yùn)放同向端與反向端電壓是相等的。則：U0 = -i * R1 = -(R1*C1)dV1/dt， 這是一個(gè)微分電路。如果Ui是一個(gè)突然加入的直流電壓，則輸出U0對應(yīng)一個(gè)方向與Ui相反的脈沖。電路設(shè)計(jì)中可以為R1?選擇一個(gè)較大的電阻，以使C1?的值保持在合理范圍內(nèi)；添加一個(gè)與R1?并聯(lián)的電容器來濾除電路中的高頻率噪聲；?可以向同相輸入施加基準(zhǔn)電壓，從而設(shè)置可支持該電路使用單電源的直流輸出電壓。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ???圖?4微分電路原理框圖

5. 同向輸入求和放大電路

在同向放大求和電路基礎(chǔ)上添加了一個(gè)輸入支路，就構(gòu)成了同向輸入求和放大電路。如圖5所示。因?yàn)樘摂?，運(yùn)放同向端沒有電流流過，則流過R1和R2的電流相等，同理流過R和Rf的電流也相等。故?(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2，(Vout – V-)/Rf = V-/R，由于虛短可知：V+ = V-?，如果R1=R2，R=Rf，則計(jì)算出Vout = V1 + V2。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖5同向輸入求和放大電路原理框圖

???MDY是國家高新技術(shù)認(rèn)定企業(yè)，公司擁有強(qiáng)大的專業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)，自成立以來，為華為、中科院研究所、電子七所、中山大學(xué)、暨南大學(xué)等各大企業(yè)以及高校提供硬件解決方案和技術(shù)咨詢服務(wù)。有相關(guān)需求可以聯(lián)系：蘭老師18011939283（微信同號）