操作放大器应用

在本教程中，我们将了解操作放大器的不同应用。运算放大器是基本的模拟电路具有广泛的实现。我们将在这篇文章中学习一些重要但更常用的操作放大器应用程序。

运算放大器比较器

电子设备中的比较器是一个电路配置，该电路配置比较了两个电压（或电流），并指示哪个电压更大。因此，比较器的输入本质上应不同。可以使用运算放大器轻松配置比较器，因为运算放大器具有高增益和平衡的差异输入。

从理论上讲，可以将开环配置（无反馈）用作比较器的操作器。当非反转端子V处的输入电压₊大于反转输入端子V处的电压_-，运算放大器的输出在其正极端饱和。当非反转输入电压下降到反转输入电压以下时，OP-AMP输出将切换为负饱和度。比较电路最广泛地用于模数转换器（ADC）和振荡器中。

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运算放大比较器

在反转比较器中，输入电压V_在应用于运算放大器的反转输入端子，并通过电阻器R连接到参考电压，并连接到参考电压₁和r₂。只要输入电压V_在比参考电压V少_参考，运算放大器的输出保持积极饱和。当v_在超过参考电压，运算放大器的输出切换到其负饱和水平，只要V_在小于V_参考。使用Op-Amp的比较器的电路如下图所示。

通过选择电阻r的值₁和r₂，参考电压V_参考可以调整，比较器可用于将输入电压与相应的参考电压进行比较。

v_出去= +v_坐着;如果v_在参考

= -v_坐着;如果v_在> v_参考

下图显示了操作放大倒置比较器的输入和输出波形。

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运算放大器非反转比较器

在运行放大的非转换比较器的情况下，输入电压v_在应用于非反转输入端子和参考电压V v_参考，连接到反相输入端子。当输入电压V_在大于参考电压V_参考，Op-Amp输出呈正饱和。实际上，差异（v_在-v_参考）将是一个积极的价值。由于没有对操作AMP输入的反馈，因此Op-Amp的开环增益将是无穷大的。因此，输出将摆动到其最大可能的值 +VSAT。当输入电压低于参考电压时，输出将切换为负饱和电压。

v_出去= +v_坐着;如果v_在> v_参考

= -v_坐着;如果v_在参考

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运算放大器对数放大器

可以将操作放大器配置为功能作为对数放大器，也可以简单地将其登录放大器。日志放大器是一种非线性电路配置，其中输出为k次数应用输入电压的对数值。日志放大器在计算中找到应用程序，例如信号的乘法和分配，功率和根的计算，信号压缩和减压以及工业应用中的过程控制。可以使用对OPAMP的反馈中的双极连接晶体管来构建对数放大器，因为BJT的收集器电流与其基本发射极电压有关。

上图显示了使用Op-Amp的基本对数放大器的电路。对数放大器工作的必要条件是输入电压始终必须是正的。可以看出V_出去= - v_是。

由于晶体管的收集器终端在虚拟地面持有，并且基本端子也接地，因此电压 - 电流关系变成二极管的关系，并由，由，由，由

一世_e= i_s。[e^{Q（vbe）/kt}- 1]

在哪里，

一世_s=饱和电流，

k =鲍尔茨曼的常数

t =绝对温度（在k中）

自从我_e= i_C对于接地的基晶体管，

一世_C= i_s。[e^{Q（vbe）/kt}- 1]

（一世_C/一世_s）= [e^{Q（vbe）/kt}- 1]

（一世_C/一世_s） + 1 = [E^{Q（vbe）/kt}这是给予的

（一世_C+i_s）/一世_s= e^{Q（vbe）/kt}

e^{Q（vbe）/kt}=（i_C/一世_s）自从我_C>>我_s

在上述方程式的两侧进行自然登录，我们得到

v_是=（kt/q）ln [i_C/一世_s这是给予的

收集器电流i_C= v_在/r₁和v_出去= -v_是

所以，

v_出去= - （kt/q）ln [v_在/r₁。一世_s这是给予的

因此，电路的输出与输入电压的对数成正比。但是，输出取决于从晶体管到晶体管以及温度变化的饱和电流。可以添加补偿电路以根据这些变化稳定输出。

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抗元素放大器或指数放大器

抗元素或指数放大器（或简单的antilog放大器）是运行AMP电路配置，其输出与输入的指数值或反对名值成正比。Antilog放大器与对数放大器的完全相反。Antilog放大器以及对数放大器用于在输入信号上执行模拟计算。下图显示了使用Op-Amp的Antilog放大器的电路。

注意到，通过交换晶体管和电阻器的位置，可以使对数放大器可作为静脉放大器起作用。从虚拟地面概念来看，晶体管的基础接收器电压保持在地面电位。当前i_e因为晶体管由

一世_e= i_s。[e^{Q（vbe）/kt}- 1]

对于接地的基本晶体管，我_e= i_C。所以，

一世_C= i_s。[e^{Q（vbe）/kt}- 1]

在哪里，我_s=晶体管的饱和电流，

v_出去= i_C.r₁

v_出去= i_s。[e^{Q（vbe）/kt}- 1] .R₁

另外，对于上述电路V_在= -v_是。所以，

v_出去= r₁。一世_s。[e^{Q（-v_在）/kt}- 1]

由于i的变化，静脉放大器也遭受不稳定的输出。_s对于不同的晶体管和温度依赖性。可以添加补偿电路以根据此类变化稳定输出。

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电流到电压转换器

操作放大器电流到电压转换器（也称为跨阻抗放大器）是将输入电流的变化转换为相应输出电压的电路。电流到电压转换器电路最常用于放大光电二极管，光电检测器，加速度计和其他传感器设备的当前输出，以提高到明显可用的电压水平。

简单的电流到电压转换器电路将具有反馈电阻，具有很大的电阻。放大器的增益取决于该电阻。根据应用程序，可以以不同的方式构造电流到电压转换器。所有配置都将传感器设备的低级电流输出转换为显着的电压级别。电路的增益和带宽随不同类型的传感器而变化。

基本电流到电压转换器的电路如上图所示。传感器设备，在这种情况下是一个照片二极管，并连接到反相输入端子，并且无反转输入端子接地。这为照片二极管提供了低阻抗载荷，该二极管可在光二极管上保持电压。运算放大器的高增益使光二极管电流（IP）保持在电阻R R的反馈电流等于反馈电流_F。由于照片二极管没有外部偏置，因此由于光二极管引起的输入偏移电压非常低。这提供了很大的输出增益，没有任何输出偏移电压。

可以给出上述电路的输出电压为

v_出去= - i_p.r_F

上述方程仅满足直流和低频增益电流到电压转换器的满足。如果增益很大，则在运算放大器的非反转输入处的任何输入偏移电压都将导致输出偏移电压。为了最大程度地减少这些效果，电流到电压转换器通常在运算放大器输入处使用FET设计，后者输入偏移电压非常低。

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运算放大器逆变器

运行放大放大器或逆变器会反转输入信号并放大。在反相放大器输入处的阳性信号将导致输出处产生负信号，反之亦然。输入处的AC正弦信号将产生180^o在输出处脱离相位正弦信号。

上图显示了使用运算放大器的典型反相放大器的电路。该电路通过电阻r使用负反馈连接_F。输入信号应用于反相输入端子，并接地非反转输入端子。

由于OP-AMP的输入电流为零，因此由于输入电压流过电阻R R R R r₁和r_F。输入和输出电压可以计算为

v_在= i.r₁

v_出去= -i.r_F

因此，电路的闭环增益_Cl， 是

一种_Cl= v_出去/v_在= - （i.r_F/I.R₁）= -r_F/r₁

输入电压V_在因此被-R放大_F/r₁输出时间。可以注意的是，如果两个电阻的电阻，r₁和r_F，相等，那么输出电压为

v_出去= - v_在

这样的电路被称为反相缓冲区，或者仅仅是逆变器。

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运算放大放大器

非反转放大器是一种运算放大器电路配置，它会产生一个放大的输出信号，该信号与所应用的输入信号相关。非反转放大器使用负面反馈连接，但没有将整个输出信号馈送到输入，而是将一部分输出信号电压作为输入作为输入到OP-AMP的反转输入终端。

上图显示了一个典型的非反转放大器。输入信号应用于非反转输入终端，并通过电阻电势分隔网络将输出馈送到反相输入端子。

当将正输入信号应用于非反转输入端子时，输出电压将移动以保持反相输入端子等于应用输入电压的端子。因此，将在电阻r上产生反馈电压₂，，，，

v_R2= v_在= i₂r₂

在哪里，我₂电流是电阻器r连接处的流动吗₁和r₂。

v_出去= i₂（r₁+ r₂）

从上面的v_在和v_出去，可以计算出非反转放大器的闭环电压增益为，

一种_Cl= v_出去/v_在

= i₂（r₁+ r₂） / 一世₂r₂

=（r₁+ r₂） / r₂

一种_Cl= 1 +（r₁/r₂）

上面的增益方程为正，表明输出将与应用的输入信号相结合。非反转放大器的闭环电压增益取决于电阻r的比率₁和r₂在电路中使用。

实用的非转换放大器将与输入电压源具有一个电阻，以使输入电流在两个输入端子中等于。

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运算放大器申请摘要

本文概述了操作放大器的广泛应用。运算放大器可用于执行各种数学操作，例如加法，减法，乘法以及分化和集成等积分操作。运算放大器用于多种应用，例如AC和DC信号放大，过滤器，振荡器，电压调节器，大多数消费者和工业设备的比较器。如今，运算放大器是模拟电子电路中非常受欢迎的构件。

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