運算放大器是電路設計中十分常用的工具,利用運算放大器的特性(輸入阻抗高,一般可以達到兆級,輸出阻抗接近于0)可以實現很多具有獨特功能的電路。而且特別值得注意的是,運放的虛短與虛斷特性只有在運放處于深度負反饋的情況下才成立(也就是運放工作在其線性工作區時。)
如上圖所示,這是一個放大電路,當該運放LM358工作在線性放大區時,運放具有虛短和虛斷的特點,也就是5點的電壓與6點的電壓相等,而且經過5點和6點的電流為零。由此兩點,可以推算得出
也就是說,只需要對電阻R3、R4的阻值進行調整,我們就能得到各種不同的放大倍
數。
如上圖是一個電流放大電路,此電路的功能時將流過電阻R4的電流轉化成電壓值進行放大。
此電路的分析:運算放大器A的正相輸入由VCC在R1和R2上的分壓提供,由于運放A的虛短,所以運放A的兩個輸入端3和2具有相同的電壓。由于運放B的虛斷,沒有電流從B的輸入端5進入,所以流過電阻R4的電流與流過電阻R3的電流相等。流過R3的電流可以有2端(也就是3端)的電壓除以R3的阻值得到。運放B是一個電壓跟隨器,此處的作用是利用了運放(電壓跟隨其)的高輸入阻抗把電阻R3上的電壓鉗住。后半段的電路時上面介紹的放大電路,可以通過把R5、R6、R7、R8的阻值調整到合適的數值,使得運放CB的輸出為該放大電路輸入兩端差值(Vb-Vd)的放大,放大倍數為(R8/R7)。注意此處運放CB的輸入是Vb與Vd,由于電壓跟隨器C的作用,Vd=Va,所以運放CB的輸入其實是(Vb-Va),也相等于電阻R4上的電壓。故而,此電路最后的輸出(R9兩端的電壓)就是R4上的電壓的(R8/R7)倍的放大。由此可以計算出R4上的電壓,也可以得到R4上的電流,實現將R4上的小電流信號放大的功能。
本電路僅僅說明了運放電路在實際電路中是如何工作的,但是真正需要對小電流進行采集、測量的時候,還需要很多抗干擾電路。
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