运算放大器基本电路——11个经典电路张飞实战电子

电路

运算放大器组成的电路五花八门，令人眼花瞭乱，是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心，往往令人头大。张飞实战电子特搜罗运放电路之应用，来个“庖丁解牛”，希望各位从事硬件研发与设计的同行，看完后有所收获。

遍观所有模拟电子技术的书籍和课程，在介绍运算放大器电路的时候，无非是先给电路来个定性，比如这是一个同向放大器，然后去推导它的输出与输入的关系，然后得出Vo=(1+Rf)Vi，那是一个反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象：记住公式就可以了！如果我们将电路稍稍变换一下，他们就找不着北了！一位曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者，结果能将给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人！其它专业毕业的更是可想而知了。今天，张飞实战电子就教各位战无不胜的两招，这两招在所有运放电路的教材里都写得明白，就是“虚短”和“虚断”，不过要把它运用得出神入化，就要有较深厚的功底了。张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793

一、虚短和虚断的概念
由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10V～14V。因此运放的差模输入电压不足1mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。在分析运放电路工作原理时，首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、减法器，什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你，让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数，这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器（其实在维修中和大多数设计过程中，把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题）。

图一运放的同向端接地=0V，反向端和同向端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的。流过R1的电流I1 =(Vi - V-)/R1 ……a 流过R2的电流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b V- = V+ = 0 ……c I1 =I2 ……d 求解上面的初中代数方程得Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。

图二中Vi与V-虚短，则Vi=V-……a因为虚断，反向输入端没有电流输入输出，通过R1和R2的电流相等，设此电流为I，由欧姆定律得：I=Vout/(R1+R2)……bVi等于R2上的分压，即：Vi=I*R2……c由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2这就是传说中的同向放大器的公式了。

图三中，由虚短知： V- = V+ = 0 ……a 由虚断及基尔霍夫定律知，通过R2与R1的电流之和等于通过R3的电流，故(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (Vout – V-)/R3 ……b 代入a 式，b 式变为V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取R1=R2=R3，则上式变为Vout=V1+V2，这就是传说中的加法器了。质疑：(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 ……b 图三公式中少了个负号？（张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793）

请看图四。因为虚断，运放同向端没有电流流过，则流过R1和R2的电流相等，同理流过R4和R3的电流也相等。故(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a (Vout – V-)/R3 =V-/R4 ……b 由虚短知： V+ = V- ……c 如果R1=R2，R3=R4，则由以上式子可以推导出V+= (V1 + V2)/2 V- = Vout/2 故Vout = V1 + V2 也是一个加法器，呵呵！

图五由虚断知，通过R1的电流等于通过R2的电流，同理通过R4的电流等于R3的电流，故有(V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a (V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b 如果R1=R2，则V+ = V2/2 ……c 如果R3=R4，则V- = (Vout + V1)/2 ……d 由虚短知V+ = V- ……e 所以Vout=V2-V1 这就是传说中的减法器了。

后续6图明天继续更新。。。张飞实战电子，欢迎咨询qq：437521793

chenxiaofeng · 2015-5-13 21:56:41

没我们模电老师讲得好

liuguangjun · 2015-5-27 23:15:37

谢谢楼主无私分享

小酸角 · 2015-5-31 13:03:38

第七部视频，主讲电感降压式开关电源设计，不用电源芯片，全部采用分立器件搭建，把原本BUCK电路中最核心的东西展现在大家的面前。现场实测电路波形，手把手地教会大家分析波形，调试电路！张飞电子工程师速成视频教程第一部下载地址：http://pan.baidu.com/s/1o681lVk

誓为电子狂 · 2015-5-31 16:51:17

不错，支持一下

小酸角 · 2015-6-22 09:49:02

《张飞实战电子视频》第二部主讲内容：
1、直流有刷马达如何实现正反转？
2、温度开关概念、工作原理、工作温度曲线。
3、如何实现三极管作为开关用？N型三极管和P型三极管如何作电源开关用？他们有什么区别？可以互换位置吗？
4、三极管作为开关管用如何确定基极电流值？以及C、E之间的导通电压。
5、什么叫三态，什么叫上拉电阻、下拉电阻以及高阻态？
6、电路在设计时应该注意两态电路，为什么需要两态？
7、什么叫雷击、高压静电？如何增强电路的抗雷击和高压静电能力？
8、三极管寄生电容的影响，寄生电容对三极管产生怎样的影响？如何从设计中克服这样的影响？
9、为什么三极管会工作在放大区？
10、开关产生干扰的成因，如何用滤波电路消除干扰信号？
11、RC滤波电路的延时计算和设计，以及画出相应的波形。
12、如何用一个开关实现两种LED灯的交替点亮？
13、如何让电容慢速充电、快速放电来实现延时？电容怎样靠自身的能量来实现放电？
14、本章重要知识点：电感
a、重点讲解电感的四大特性，并利用掌握的知识点来设计电路和分析原理
b、详细讲解电感电流的变化特性及电流曲线波形。
c、分析电感电流与电容电压的关系。
15、什么叫桥式电路？
16、什么叫死区？设计电路时为什么要有死区？详细讲解死区电路的设计。
17、详细讲解桥式电路的驱动电路。
18、如何用电阻、电容、稳压管来实现电路信号的延时。
19、介绍了原理图封装和PCB封装。
20、演示了如何从原理图导入到PCB。
全面而系统的讲解了硬件研发与设计过程中遇到的实际问题如何解决、及如何自主根据需要设计电路图等实用性较强的领域，重视基础，零基础也能入门学习，内容详细、方便学员自学，教程全面的对硬件的研发以及实践中的应用有详细讲解，认真学完本套教程，您一定会在硬件研发与设计行业有突飞猛进的进步！
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小酸角 · 2015-6-22 10:09:48

《张飞实战电子视频》第二部主讲内容：
1、直流有刷马达如何实现正反转？
2、温度开关概念、工作原理、工作温度曲线。
3、如何实现三极管作为开关用？N型三极管和P型三极管如何作电源开关用？他们有什么区别？可以互换位置吗？
4、三极管作为开关管用如何确定基极电流值？以及C、E之间的导通电压。
5、什么叫三态，什么叫上拉电阻、下拉电阻以及高阻态？
6、电路在设计时应该注意两态电路，为什么需要两态？
7、什么叫雷击、高压静电？如何增强电路的抗雷击和高压静电能力？
8、三极管寄生电容的影响，寄生电容对三极管产生怎样的影响？如何从设计中克服这样的影响？
9、为什么三极管会工作在放大区？
10、开关产生干扰的成因，如何用滤波电路消除干扰信号？
11、RC滤波电路的延时计算和设计，以及画出相应的波形。
12、如何用一个开关实现两种LED灯的交替点亮？
13、如何让电容慢速充电、快速放电来实现延时？电容怎样靠自身的能量来实现放电？
14、本章重要知识点：电感
a、重点讲解电感的四大特性，并利用掌握的知识点来设计电路和分析原理
b、详细讲解电感电流的变化特性及电流曲线波形。
c、分析电感电流与电容电压的关系。
15、什么叫桥式电路？
16、什么叫死区？设计电路时为什么要有死区？详细讲解死区电路的设计。
17、详细讲解桥式电路的驱动电路。
18、如何用电阻、电容、稳压管来实现电路信号的延时。
19、介绍了原理图封装和PCB封装。
20、演示了如何从原理图导入到PCB。
全面而系统的讲解了硬件研发与设计过程中遇到的实际问题如何解决、及如何自主根据需要设计电路图等实用性较强的领域，重视基础，零基础也能入门学习，内容详细、方便学员自学，教程全面的对硬件的研发以及实践中的应用有详细讲解，认真学完本套教程，您一定会在硬件研发与设计行业有突飞猛进的进步！
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wjh_yw · 2015-6-23 07:37:58

学习学习，谢谢分享！

wjh_yw · 2015-6-23 08:38:51

学习学习，谢谢分享！

高明 · 2015-6-23 22:22:10

你好！第三讲主要介绍那些知识？

sunnyczh1 · 2015-10-23 13:09:16

谢谢楼主，感觉讲的比书上好多了。
容易懂。但是感觉初学这还是先看看模电再看这会好些

笑笑生1 · 2015-11-27 16:07:34

谢谢楼主，现在因为工作原因，迫切需要学习数电模电

2015-11-28 15:13:52

没什么意义，楼主可以分析一点复杂的大家分享一下

小小一只菜鸟 · 2015-11-28 16:55:25

我来赞一个呗

private80 · 2015-11-29 14:59:57

张飞电子工程师速成视频教程

刘 · 2015-12-24 15:36:02

小酸角发表于 2015-5-9 15:01
个人认为，一个系统的框架学习很重要，无论是哪个行业，哪门课程。是否有经过系统的知识结构学习，基础知识是否扎实，决定了你的根基如何，你接受能力如何，更决定了你将来走的深度。尤其在硬件设计这块，在硬件设计这块，大多数的人都是通过非常多的实践，慢慢形成自己的设计思路，设计思维。而这个过程时非常缓慢而挣扎的 ...

发表于 2015-5-9 15:01:14　　楼主| 37#
个人认为，一个系统的框架学习很重要，无论是哪个行业，哪门课程。是否有经过系统的知识结构学习，基础知识是否扎实，决定了你的根基如何，你接受能力如何，更决定了你将来走的深度。尤其在硬件设计这块，在硬件设计这块，大多数的人都是通过非常多的实践，慢慢形成自己的设计思路，设计思维。而这个过程时非常缓慢而挣扎的。很多人在这过程中渐渐放弃。只有少部分人才能够坚持下来。但是也没能越走越深，越走越精。第六七部视频讲解开关电源，从这时开始，工程师进入了研发道路上的第二个阶段，这时大家的目标不再是单个元器件如何使用，小的功能电路如何搭建等。而是更关注整个系统的协调性，更关注各个功能电路如何有效协调地工作！这个阶段也是工程师培养设计思维的重要阶段，也是在这个阶段，工程师之间相互拉大差距最明显的时期，有的人思想灵活，越走越高！在这个阶段，工程师培养收放自如的思维极其重要！祝大家一路走好这个阶段！！！张飞电子工程师速成视频教程第一部下载地址：http://pan.baidu.com/s/1o681lVk

第二三四五六部
第七部视频，主讲电感降压式开关电源设计，不用电源芯片，全部采用分立器件搭建，把原本BUCK电路中最核心的东西展现在大家的面前。现场实测电路波形，手把手地教会大家分析波形，调试电路！

楼主说的真好，学习了