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集成運(yùn)算放大器的線性電路在壓力校驗(yàn)儀產(chǎn)品中的應(yīng)用原理
閱讀次數(shù):2170  發(fā)布時(shí)間:2023/2/27 9:14:51
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 集成運(yùn)算放大器的線性電路在壓力校驗(yàn)儀產(chǎn)品中的應(yīng)用原理
集成運(yùn)算放大器的線性應(yīng)用電路

當(dāng)給集成運(yùn)算放大器增加負(fù)反饋電路時(shí),它就會(huì)工作在線性狀態(tài),如圖所示,rr為負(fù)反饋電阻。

在圖所示電路中,u電壓經(jīng)r1加到集成運(yùn)算放大器的“-”端,由于集成運(yùn)算放大器的輸入電阻阻值r;為無(wú)窮大(℃),所以流入反相輸入端的電流l=0a,從同相輸入端流出的電流i+=0a,i=i+=0a。由此可見(jiàn),運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于斷路,實(shí)際上又不是斷路,故稱(chēng)為“虛斷”。

在圖所示電路中,集成運(yùn)算放大器的輸出電壓u?=a×u,因?yàn)閡。為有限值,而集成運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)a→℃,所以輸入電壓u≈0v,即u=u-u+≈0v,u_=u+。運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端電壓相等,兩個(gè)輸入端相當(dāng)于短路,但實(shí)際上又不是短路的,故稱(chēng)為虛短”。

在圖所示電路中,u=i×r2,而i+=0a,所以u(píng)+=0v,又因?yàn)閡_=u+,故u=0v,從電位來(lái)看,運(yùn)算放大器“-”端相當(dāng)于接地,但實(shí)際上又未接地,故該端稱(chēng)為“虛地”。

綜上所述,工作在線性狀態(tài)的集成運(yùn)算放大器有以下特性。①具有“虛斷”特性,即流入和流出輸入端的電流都為0a,i_=i+=0a。②具有“虛短”特性,即兩個(gè)輸入端的電壓相等,u_=u+。

了解集成運(yùn)算放大器的特性后,再來(lái)分析集成運(yùn)算放大器在線性狀態(tài)下的各種應(yīng)用電路。

圖加入負(fù)反饋電路的集成運(yùn)算放大器

減法器

集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的減法器如圖所示,電路的兩個(gè)輸入端同時(shí)輸入信號(hào),反相輸入端輸入電壓u1,同相輸入端輸入電壓 u2,為了保證兩輸入端平衡,要求 r2//rs=r1/rr。下面分析兩輸入電壓u1、u2與輸出電壓u。的關(guān)系。

根據(jù)電阻串聯(lián)規(guī)律可得

根據(jù)“虛斷”特性可得

因?yàn)閡_==u+(根據(jù)“虛短”特性),所以有

如果r2=r3,r1=rf,上式可簡(jiǎn)化成

 

圖減法器

集成運(yùn)算放大器的保護(hù)電路

為了保護(hù)集成運(yùn)算放大器,在使用時(shí)通常會(huì)給它加上一些保護(hù)電路。

1.電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器在工作時(shí)需要接正、負(fù)兩種電源,為了防止集成運(yùn)算放大器因電源極性接錯(cuò)而損壞,常常要給它加電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路。圖3-26所示就是一種常用的運(yùn)算放大器電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路。

該電路是在運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源處各接了一個(gè)二極管,由于二極管具有單向?qū)щ娦,如果某電源極性接錯(cuò),相應(yīng)的二極管無(wú)法導(dǎo)通,電源就不能加到運(yùn)算放大器的電源腳,從而保護(hù)了運(yùn)算放大器。

2.輸入保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器加輸入保護(hù)電路的目的是為了防止輸入信號(hào)幅度過(guò)大。運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)電路如圖所示。

圖 運(yùn)算放大器電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路圖 運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)電路

 

在圖(a)所示電路中,集成運(yùn)算放大器的反相輸入端與地之間接了兩個(gè)二極管。其中 vd用來(lái)防止輸入信號(hào)正半周期電壓過(guò)大,如果信號(hào)電壓超過(guò)+0.7v,vd會(huì)導(dǎo)通,輸入信號(hào)正半周期無(wú)法超過(guò)+0.7v;vd2用來(lái)防止輸入信號(hào)負(fù)半周期電壓過(guò)低,如果信號(hào)電壓低于-0.7v,vd會(huì)導(dǎo)通,輸入信號(hào)負(fù)半周期電壓無(wú)法超過(guò)-0.7v。

在圖 (b)所示電路中,在集成運(yùn)算放大器的同相輸入端接了兩個(gè)二極管,這兩個(gè)

二極管另一端并不是直接接地,而是vd1接正電壓+u,vd接負(fù)電壓-u。假設(shè)電壓u=2v,如果輸入信號(hào)正電壓超過(guò)2.7v,vd.會(huì)導(dǎo)通,運(yùn)算放大器的輸入端電壓被鉗在2.7v,如果輸入信號(hào)負(fù)電壓低于-2.7v,vda會(huì)導(dǎo)通,運(yùn)算放大器的輸入端電壓被鉗在-2.7v,即vdi、vd 能將輸入信號(hào)電壓的幅度限制在-2.7~+2.7v范圍內(nèi)。

3. 輸出保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器加輸出保護(hù)電路的目的是為了防止輸出信號(hào)幅度過(guò)大。運(yùn)算放大器的輸出保護(hù)電路如圖所示。

該電路在輸出端接了一個(gè)雙向穩(wěn)壓管 vz,它的穩(wěn)壓范圍是-uz~+uz,一旦輸出電壓超過(guò)這個(gè)范圍,vz就會(huì)被擊穿,將輸出信號(hào)幅度限制在-uz~+uz范圍內(nèi)。

圖 運(yùn)算放大器的輸出保護(hù)電路

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