運放運算電路

1. 運放用作模擬運算電路時，「虛短」、「虛斷」能永遠滿足嗎在什麼條件下「虛短」將不再存在

理想運放是輸入電阻無窮大，所以，可以說永遠滿足；而「虛短」則存在於負反饋放大電路中，也是理想運放對稱性的體現；當運放不構成負反饋電路，則「虛短」理論將不再存在，如開環電路---比較器類電路、正反饋電路---振盪器類電路等等，就不能適合用「虛短」的理論來分析了。

運算電路的輸入輸出關系，僅僅決定於反饋網路；因此只要選取適當的反饋網路，就可以實現所需要的運算功能，如比例、加減、乘除、微積分、對數等。

這樣的運算電路，被廣泛地應用於對模擬信號進行 各種數學處理模擬運算電路通常表現輸入/輸出電壓之間的函數關系。

(1)運放運算電路擴展閱讀：

運放雜訊和外圍電阻雜訊引起運算誤差。對由電阻阻值誤差引起的運算誤差，容易根據運算電路的輸出表達式，用求偏導的方法求得。為減小電阻阻值誤差引起的運算誤差，可選用溫度系數小的精密電阻，必要時還可在電路中設置調節環節來補償。

運放參數隨工作頻率變化引起的運算誤差。反饋網路通常是無源網路，無源元件可選用高穩定性的元件，因而電路增益可獲得很高的穩定性，也就抑制了運放參數變化引起的運算誤差。

2. 運放電路的原理

【運放電路的原理】運放如圖有兩個輸入端a（反相輸入端），b（同相輸入端）和一個輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。當電壓U-加在a端和公共端（公共端是電壓為零的點，它相當於電路中的參考結點。）之間，且其實際方向從a 端高於公共端時，輸出電壓U實際方向則自公共端指向o端，即兩者的方向正好相反。當輸入電壓U+加在b端和公共端之間，U與U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區別起見，a端和b 端分別用"-"和"+"號標出，但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應另外標出或用箭頭表示。反轉放大器和非反轉放大器如下圖：

一般可將運放簡單地視為：具有一個信號輸出埠（Out）和同相、反相兩個高阻抗輸入端的高增益直接耦合電壓放大單元，因此可採用運放製作同相、反相及差分放大器。

運放的供電方式分雙電源供電與單電源供電兩種。對於雙電源供電運放，其輸出可在零電壓兩側變化，在差動輸入電壓為零時輸出也可置零。採用單電源供電的運放，輸出在電源與地之間的某一范圍變化。

運放的輸入電位通常要求高於負電源某一數值，而低於正電源某一數值。經過特殊設計的運放可以允許輸入電位在從負電源到正電源的整個區間變化，甚至稍微高於正電源或稍微低於負電源也被允許。這種運放稱為軌到軌（rail-to-rail）輸入運算放大器。

運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比，在音頻段有：輸出電壓=A0（E1-E2），其中，A0 是運放的低頻開環增益（如 100dB，即 100000 倍），E1 是同相端的輸入信號電壓，E2 是反相端的輸入信號電壓。

【運放】是運算放大器的簡稱。在實際電路中，通常結合反饋網路共同組成某種功能模塊。由於早期應用於模擬計算機中，用以實現數學運算，故得名「運算放大器」，此名稱一直延續至今。運放是一個從功能的角度命名的電路單元，可以由分立的器件實現，也可以實現在半導體晶元當中。

3. 運放電路分析

我將會用大約十篇文章把運放的最基本的知識介紹清楚，這是第一篇。
運放這個詞既熟悉又陌生，既簡單有不簡單，說它熟悉，是因為它的應用非常廣泛，經常聽說它，說它陌生，是因為運放內部的電路結構非常復雜，很難搞清楚。說它簡單，因為在設計運放電路時，可以避免晶體管電路的復雜參數計算，說它不簡單，因為很多時候運放並不理想，若按理想運放來設計電路，會導致結果錯誤。
1、什麼是運放
運放是運算放大器的簡稱。可以實現各種模擬電量的數學運算。但它不是用來做計算器上的加減乘除運算，而是在模擬信號處理過程中，可能需要將信號進行放大、加減乘除、積分、微分等操作。
①、運放的電路符號是：
pin 2、3為信號輸入、pin 4、7為電源輸入、pin 6為信號輸出。
②、輸入輸出關系：Uo = A * （Up-Un）
A為運放的放大倍數，這個數值非常非常大，近似為無窮大，Up與Un幾乎相等。Uo，Up，Un為正常的數值。這個表達式初看太奇怪了，但是它確實那麼的有用，大大簡化了電路的設計，後面會慢慢解釋。
③、最重要的性質：「虛短」和「虛斷」
虛短：因為上面表達式中Up與Un幾乎相等，所以pin 2、3近似短路，但不是真的短路，所以叫虛短。
虛斷：pin 2、3的輸入阻抗非常大，至少在1Mohm。所以可以認為Pin2、3上的輸入電流為零，所以叫虛斷。
2、反相比例運放電路
只要記住Uo = A * （Up-Un）和「虛短」、「虛斷」，理想運放的電路都能看懂。這里先不要糾結為什麼會是這樣，有機會後面會介紹。這里先介紹一個最簡單的運放電路：反相比例放大電路。
①、根據虛斷原理，運放輸入端的兩個管腳輸入電流為零，所以不管R4阻值是多少，都有Up=0；
②、根據虛短原理，Un=Up，所以Un也等於零。
③、根據基爾霍夫定理就可以求出：Uo=-Rf/R1 * Ui
④、理論上，R2和RL的阻值不會影響放大倍數，但是實際的運放需要設計R2=R1 || Rf，因為這樣一來，運放的同相端和反相端往外看的阻抗才一樣大。
⑤、從模擬結果可以看出反向比例放大器的輸出與輸入波形ui是精確的5倍的關系。
3、總結
理想運放如此簡單，我們根本不需要了解運放裡面的東西，不需要像三極體那樣考慮它到底工作在哪個區，不需要考慮密勒效應，輸入輸出阻抗等等，只需要用電阻分壓的方法就能得到想要的精確的放大倍數。用起來簡單，性能又好，這是運放廣泛應用的重要原因。
反相比例運放是我們認識運放的第一個例子。也是最簡單，最基礎的應用，後面會慢慢介紹其他的電路，以及實際運放的應用。

4. 集成運放作為運算電路和電壓比較器，它們的主要區別是

集成運放作為運算電路和電壓比較器，它們的主要區別是：電壓比較器運放工作在_非線性區_或_飽和、截止_，而運算電路中的集成運放工作在_線性區_；電壓比較器輸出只有_高_和_低_兩個穩定狀態。

5. 集成運算放大器構成基本運算電路的方法

集成運算放大器的基本電路有：
1）同相放大器
2）反相放大器
3）加法器
4）減法器

........
構成方法請參考以下資料：

http://wenku..com/view/8ee3d60979563c1ec5da715e.html?from=rec&pos=0&weight=109&lastweight=63&count=5

6. 幾種基本運算電路分別有什麼特點加以區分，功放和運放有什麼區別

1、基本運算電路的特點及區別：

（1）、反相放大器(反相比例運算) Av=Rf/R1,Ri=R1

電路性能好，較多使用。

（2）、同相放大器(同相比例運算) Av=1+(Rf/R1),Ri= ∞

由於有共模信號輸入，（單端輸入的信號中能分離出共模信號），所以要求使用的運放的共模抑制比高才行，否則最好不用此電路。

（3）、差動放大器(減法器)當選擇R1=R2，R3=RF時，u0=（Rf/R1)/(u2-u1)

（4）、反相加法器u0=（Rf/R1)/(u2-u1)

電路除了輸入電阻較小，其他性能優良，是較多使用的電路。

（5）、同相加法器u0=（(Rf*u2/R1)+(Rf*u1/R1)

電路計算比較麻煩，較少採用，若一定相讓輸入、輸出同相，一般使用兩級反相加法器。

（6）、積分電路,無法寫表達式

（7）、微分電路 U0=-RC*i/dt

（8）、比較器U0+=VCC VO-=UEE

2、功放和運放的區別：

（1）、功放是有電壓和電流放大作用的，做大信號放大，即功率放大。

（2）、運放一般用於小信號電壓放大，電流驅動能力很弱。

(6)運放運算電路擴展閱讀：

運算電路

集成運放是一個已經裝配好的高增益直接耦合放大器，加接反饋網路以後，就組成了運算電路。

特點

1. 運算電路的輸入輸出關系，僅僅決定於反饋網路；因此只要選取適當的反饋網路，就可以實現所需要的運算功能，如比例、加減、乘除、微積分、對數等。

2. 這樣的運算電路，被廣泛地應用於對模擬信號進行 各種數學處理，稱之為模擬運算電路。

3. 模擬運算電路通常表現輸入/輸出電壓之間的函數關系

模擬運算電路

運算電路可分為模擬運算電路和數字運算電路兩大類。模擬運算電路具有電路簡單，成本低，實時性強等特點。

引起模擬運算電路運算誤差的主要因素 ：

運放參數的非理想性引起運算誤差，其中Kd，Rd，CMRR，Uo，Id和Io的影響是主要的。

為減小運算誤差，Kd，Rd，和CMRR越大越好，Uo，Io越小越好。

運放雜訊和外圍電阻雜訊引起運算誤差，對由電阻阻值誤差引起的運算誤差，容易根據運算電路的輸出表達式，用求偏導的方法求得。

為減小電阻阻值誤差引起的運算誤差，可選用溫度系數小的精密電阻，必要時還可在電路中設置調節環節來補償。

運放參數隨工作頻率變化引起的運算誤差，反饋網路通常是無源網路，無源元件可選用高穩定性的元件，因而電路增益可獲得很高的穩定性，也就抑制了運放參數變化引起的運算誤差。

參考資料

網路-運放

網路-功放

網路-運算電路

7. 集成運放組成運算電路工作在哪個區如何連接電路來保證

運放是個高增益的電路，工作狀態區只有兩種。
一是線性區，就是其工作在閉環負反饋狀態下。
二是非線性區，就是其工作在開環狀態時，或者是在閉環正反饋狀態下。

8. 運放用作運算電路時一般處於什麼狀態

運放作為一種模擬集成電路，當然是要工作在放大狀態。

9. 集成運放構成的基本運算電路主要有哪些

集成運放構成的基本運算電路主要有：
1、比例運算電路：包含同相比例放大、反相比例放大，差動比例放大。
2、微積分運算：微分電路、積分電路。
3、濾波電路：低通濾波電路，高通電路濾波，帶通濾波電路。

10. 運放電路設計步驟

偏置電流如何補償

對於我們常用的反相運算放大器，其典型電路如下：

在這種情況下，R3為平衡電阻，這樣，在可以很好的保證運放的電流補償，使正負端偏置電流相等。若這些運算放大器知識你注意到了時，甚至取值更大時，會產生更大的雜訊和飄溢。但是，應大於輸入信號源的內阻。

善於思考的工程師都會想到，當為同相放大器的時候，其原理又是什麼呢?現在我們先回顧下同相運放的設計電路：

當計算出的Rp為負值時，需要將該電阻移動到正相端，與R1串聯在輸入端。

這里額外多插入一句，同相比例運放具有高輸入阻抗，低輸出阻抗的特性，廣泛應用在前置運放電路中。

調零電路的問題   

今天運放已經發展的很迅速，附註功能各式各樣，例如有些運放已經具有了調零的外接埠，此時依據數據手冊進合適的電阻選擇就可以完成運放調零。例如LF356運放，其典型電路如下：

另外一些低成本的運放或許不帶這些自動調節功能，那麼作為設計師的我們也不為難，通過簡單的加法電路、減法電路等可以完成固定的調零(雖然有時這種做法有隔靴撓癢的作用)。

當要進行通常在補償電路中增加一個三極體電路，利用PN結的溫度特性，完成運放的溫度補償。例如在LF355典型電路中將三極體電路嵌入在V+和25K反饋電阻之間