集成运算放大器基本电路图

一：比例运算电路

  定义：将输入信号按比例放大的电路，称为比例运算电路。
  分类：反向比例电路、同相比例电路、差动比例电路。（按输入信号加入不同的输入端分）
         比例放大电路是集成运算放大电路的三种主要放大形式

(1)反向比例电路

输入信号加入反相输入端,电路如图(1)所示:

  输出特性：因为：，
            所以：
                 

 从上式我们可以看出：Uo与Ui是比例关系，改变比例系数，即可改变Uo的数值。负号表示输出电压与输入电压极性相反。

反向比例电路的特点：
 (1)反向比例电路由于存在"虚地",因此它的共模输入电压为零.即:它对集成运放的共模抑制比要求低
 (2)输入电阻低:ri=R1.因此对输入信号的负载能力有一定的要求.
(2)同相比例电路

输入信号加入同相输入端,电路如图(2)所示:
    输出特性：因为：（虚短但不是虚地）；；

              所以：  
   改变Rf/R1即可改变Uo的值，输入、输出电压的极性相同

同相比例电路的特点：

(1)输入电阻高；(2)由于(电路的共模输入信号高)，因此集成运放的共模抑制比要求高

(3)差动比例电路

输入信号分别加之反相输入端和同相输入端,电路图如图(3)所示:
 它的输出电压为：

  由此我们可以看出它实际完成的是：对输入两信号的差运算。


二：和、差电路

(1)反相求和电路

 

它的电路图如图(1)所示:（输入端的个数可根据需要进行调整）其中电阻R'为:

它的输出电压与输入电压的关系为：
它可以模拟方程：。它的特点与反相比例电路相同。它可十分方便的某一电路的输入电阻，来改变电路的比例关系，而不影响其它路的比例关系。

（2）同相求和电路

 

它的电路图如图（2）所示：（输入端的个数可根据需要进行调整）

 

它的输出电压与输入电压的关系为：。它的调节不如反相求和电路，

而且它的共模输入信号大，因此它的应用不很广泛。

（3）和差电路

 

它的电路图如图(3)所示：
 此电路的功能是对Ui1、Ui2进行反相求和，对Ui3、Ui4进行同相求和，然后进行的叠加即得和差结果。

 

它的输入输出电压的关系是：。
由于该电路用一只集成运放，它的电阻计算和电路调整均不方便，因此我们常用二级集成运放组成和差电路。它的电路图如图（4）所示

它的输入输出电压的关系是：
      
它的后级对前级没有影响（采用的是理想的集成运放），它的计算十分方便。

三：积分电路和微分电路

(1)积分电路
   它可实现积分运算及产生三角波形等。积分运算是：输出电压与输入电压呈积分关系。它的电路图如图(1)所示：它是利用电容的充放电来实现积分运算

 它的输入、输出电压的关系为：其中:表示电容两端的初始电压值.

如果电路输入的电压波形是方形，则产生三角波形输出。

(2)微分电路
  微分是积分的逆运算，它的输出电压与输入电压呈微分关系。电路图如图（2）所示：

  它的输入、输出电压的关系为：



四：对数和指数运算电路

(1)对数运算电路
  对数运算电路就是是输出电压与输入电压呈对数函数。我们把反相比例电路中Rf用二极管或三级管代替级组成了对数运算电路。电路图如图（3）所示：

它的输入、输出电压的关系为：（也可以用三级管代替二极管）

(2)指数运算电路
指数运算电路是对数运算的逆运算,将指数运算电路的二极管(三级管)与电阻R对换即可。电路图如(4)所示

 它的输入、输出电压的关系为：
 利用对数和指数运算以及比例，和差运算电路，可组成乘法或除法运算电路和其它非线性运算电路