电路论文-运算放大器在实际中的应用

运算放大器在实际中的应用 电气工程学院                  XXX               1102100XXX 摘要：运算放大器是一种直接耦合的高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器，可以执行许多线性的工作（部分是非线性的）。由于它能完成加法、积分、微分等 数学 数学高考答题卡模板高考数学答题卡模板三年级数学混合运算测试卷数学作业设计案例新人教版八年级上数学教学计划 运算而被称为运算放大器，然而它的应用远远超出上述范围。直流放大电路在工业技术领域中，特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。 关键词：运算放大器，工业技术，自动化控制，应用 Abstract:：Operational amplifier is a direct coupling of high gain, high input resistance, low output resistance of the amplifier, can perform many linear work (part is nonlinear). Because it can finish addition, integral, differential and mathematics and is called the operational amplifier, but its application is far beyond the scope. Dc amplifier circuit in the industrial technology field, especially in some measuring instrument and automation control system application is very wide. Keywords: Operantional Amplifier，Industrial Technology， Automation Control，Adhibition 一、 认识运算放大器 运算放大器（Operantional Amplifier,简称OPA）简称运放。它是一种直接耦合的高增益、高输入电阻、低输出电阻的放大器，可以执行许多线性的工作（部分是非线性的）。一般放大器的作用是把输入电压放大一定倍数后再输送出去，其输出电压与输入电压的比值称为电压放大倍数或电压增益。由于它能完成加法、积分、微分等数学运算而被称为运算放大器，然而它的应用远远超出上述范围。诸如模拟计算机、V/I或I/V转换器、直流仪 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 放大器、主动滤波器等等，用途十分广泛。 运放有两个输入端a（反相输入端），b（同相输入端）和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。当电压U-加在a端和公共端（公共端是电压为零的点，它相当于电路中的参考结点。）之间，且其实际方向从a 端高于公共端时，输出电压U实际方向则自公共端指向o端，即两者的方向正好相反。当输入电压U+加在b端和公共端之间，U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见，a端和b 端分别用"-"和"+"号标出，但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。反转放大器和非反转放大器如下图： 一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。  一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。 图 1 通常使用运算放大器时，会将其输出端与其反相输入端（inverting input node）连接，形成一负反馈（negative feedback）组态。原因是运算放大器的电压增益非常大，范围从数百至数万倍不等，使用负反馈方可保证电路的稳定运作。但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈（positive feedback），相反地，在很多需要产生震荡讯号的系统中，正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。 二、 运算放大器的基本应用 在工业程序上，对于缓慢的变化给予快速的控制或者温和的平衡，都难免要用到微分或积分电路。甚至于要想把一个数字数据变成模拟指示，或者把连续性的变量转换成易见的数据时，都会使用到运算放大器。可以说运算放大器的应用很广泛，这里我们只谈谈由运算放大器加上其他一些集中性元件组成的运算电路。运算电路的应用相对其他而言更加广泛，而且理解起来方便一些。运算电路包括比例电路，和差电路，积分微分电路等。 1． 比例电路： 所谓的比例电路就是将输入信号按比例放大的电路，比例电路又分为反向比例电路、同 相比例电路、差动比例电路。 （1） 反向比例电路： 反向比例电路如图 2 所示，输入信号加入反相输入端，有 图2 反向比例电路电路图 ， 由基尔霍夫定律知： 由此知道，输出电压U0与输入电压Ui称比例关系，方向相反，改变比例系数，即改变两 个电阻的阻值就可以改变输出电压的值。反向比例电路对于运放的性能也有一定的性能要 求，比如对输入信号的负载能力有一定的 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 .。 （2） 同向比例电路（图 3）： 图 3 同相比例电路电路图 跟反向比例电路本质上差不多，除了同向接地的一段是反向输入端，由 ， ，     得到 于是只要改变比例系数就能改变输出电压，且Ui与U0的方向相同，当然同向比例电路也是有 一定要求的，比如对集成运放的共模抑制比要求高. （3） 差动比例电路（图 5）： 输入信号分别加在反相输入端和同相输入端，得到： 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。 2．和差电路： 电路图如图 4 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，他的输入输出电压关系为： 图 4 和差电路电路图 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5 所示，它的输入输出电压的关系是： 图 5 二级集成运放组成的和差电路电路图 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。 3．积分和微分电路： 以上用到的元件基本上都是电阻元件，如果其中端的电阻换成电容，那么结果就会变成 积分电路和微分电路。 图 6  积分电路电路      图 7  微分电路电路图 （1） 积分电路： 如图 6 所示的电路，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： 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： 微分电路与积分电路的区别只是电阻和电容位置互换。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 7 所示：它的输入、输出电压的关系为： 三、 运算放大器的日常实际应用 直流放大电路在工业技术领域中，特别是在一些测量仪器和自动化控制系统中应用非常广泛。如在一些自动控制系统中，首先要把被控制的非电量（如温度、转速、压力、流量、照度等）用传感器转换为电信号，再与给定量比较，得到一个微弱的偏差信号。因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不足以推动显示或者执行机构，所以需要把这个偏差信号放大到需要的程度，再去推动执行机构或送到仪表中去显示，从而达到自动控制和测量的目的。因为被放大的信号多数变化比较缓慢的直流信号， 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 交流信号放大的放大器由于存在电容器这样的元件，不能有效地耦合这样的信号，所以也就不能实现对这样信号的放大。能够有效地放大缓慢变化的直流信号的最常用的器件是运算放大器。运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算（实现加减乘除比例微分积分等）单元，是模拟电子计算机的基本组成部件，由真空电子管组成。所用的运算放大器，是把多个晶体管组成的直接耦合的具有高放大倍数的电路，集成在一块微小的硅片上。 1、可编程增益放大器 图8 用数控电位器X9312构成可编程增益放大器 由于U0 = 故改变RW可改变放大器的增益。 数控电位器X9312技术参数: Vcc=5V,      Ic=1mA R=50k? 电位器可调级数:100级,  阻值存贮 按键式3线控制 /CS        /INC      U/  /D      阻值 L          Pulse       H          升 L          Pulse        L          降 H                                不变 2、隔离放大器 在医用仪器等产品中需要对被测信号进行电气隔离 电气隔离有两种： a用光耦隔离,用于低频      b用变压器磁隔离 ,用于高频 （1）用线性光耦隔离 TiL300技术指标： BW:200KHz  VF=1.25V  IFmax=50mA 隔离电压3500V    线性度：3‰ 参考文献： 1. 《电路》 邱光源 P115-120 2. 《运算放大器原理与应用》 蔡锦福 P1-2，P137-142 3.