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    集成運算放大器的線性電路在壓力校驗儀產品中的應用原理
    閱讀次數:1414  發布時間:2023/2/27 9:14:51
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     集成運算放大器的線性電路在壓力校驗儀產品中的應用原理
    集成運算放大器的線性應用電路

    當給集成運算放大器增加負反饋電路時,它就會工作在線性狀態,如圖所示,rr為負反饋電阻。

    在圖所示電路中,u電壓經r1加到集成運算放大器的“-”端,由于集成運算放大器的輸入電阻阻值r;為無窮大(℃),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,運算放大器的兩個輸入端之間相當于斷路,實際上又不是斷路,故稱為“虛斷”。

    在圖所示電路中,集成運算放大器的輸出電壓u?=a×u,因為u。為有限值,而集成運算放大器的電壓放大倍數a→℃,所以輸入電壓u≈0v,即u=u-u+≈0v,u_=u+。運算放大器兩個輸入端電壓相等,兩個輸入端相當于短路,但實際上又不是短路的,故稱為虛短”。

    在圖所示電路中,u=i×r2,而i+=0a,所以u+=0v,又因為u_=u+,故u=0v,從電位來看,運算放大器“-”端相當于接地,但實際上又未接地,故該端稱為“虛地”。

    綜上所述,工作在線性狀態的集成運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,即兩個輸入端的電壓相等,u_=u+。

    了解集成運算放大器的特性后,再來分析集成運算放大器在線性狀態下的各種應用電路。

    圖加入負反饋電路的集成運算放大器

    減法器

    集成運算放大器構成的減法器如圖所示,電路的兩個輸入端同時輸入信號,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。的關系。

    根據電阻串聯規律可得

    根據“虛斷”特性可得

    因為u_==u+(根據“虛短”特性),所以有

    如果r2=r3,r1=rf,上式可簡化成

     

    圖減法器

    集成運算放大器的保護電路

    為了保護集成運算放大器,在使用時通常會給它加上一些保護電路。

    1.電源極性接錯保護電路

    集成運算放大器在工作時需要接正、負兩種電源,為了防止集成運算放大器因電源極性接錯而損壞,常常要給它加電源極性接錯保護電路。圖3-26所示就是一種常用的運算放大器電源極性接錯保護電路。

    該電路是在運算放大器的正、負電源處各接了一個二極管,由于二極管具有單向導電性,如果某電源極性接錯,相應的二極管無法導通,電源就不能加到運算放大器的電源腳,從而保護了運算放大器。

    2.輸入保護電路

    集成運算放大器加輸入保護電路的目的是為了防止輸入信號幅度過大。運算放大器的輸入保護電路如圖所示。

    圖 運算放大器電源極性接錯保護電路圖 運算放大器的輸入保護電路

     

    在圖(a)所示電路中,集成運算放大器的反相輸入端與地之間接了兩個二極管。其中 vd用來防止輸入信號正半周期電壓過大,如果信號電壓超過+0.7v,vd會導通,輸入信號正半周期無法超過+0.7v;vd2用來防止輸入信號負半周期電壓過低,如果信號電壓低于-0.7v,vd會導通,輸入信號負半周期電壓無法超過-0.7v。

    在圖 (b)所示電路中,在集成運算放大器的同相輸入端接了兩個二極管,這兩個

    二極管另一端并不是直接接地,而是vd1接正電壓+u,vd接負電壓-u。假設電壓u=2v,如果輸入信號正電壓超過2.7v,vd.會導通,運算放大器的輸入端電壓被鉗在2.7v,如果輸入信號負電壓低于-2.7v,vda會導通,運算放大器的輸入端電壓被鉗在-2.7v,即vdi、vd 能將輸入信號電壓的幅度限制在-2.7~+2.7v范圍內。

    3. 輸出保護電路

    集成運算放大器加輸出保護電路的目的是為了防止輸出信號幅度過大。運算放大器的輸出保護電路如圖所示。

    該電路在輸出端接了一個雙向穩壓管 vz,它的穩壓范圍是-uz~+uz,一旦輸出電壓超過這個范圍,vz就會被擊穿,將輸出信號幅度限制在-uz~+uz范圍內。

    圖 運算放大器的輸出保護電路

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