探析集成运放的应用电路

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摘要：集成运放的应用分为线性应用和非线性应用。本文从两种应用的特点、判定标准、分析方法及典型电路几个角度对其进行概括、分析。

关键词：“虚短” “虚断” 应用电路

当今世界电子技术飞速发展，集成电路正在逐步取代某些具有特定功能的分立元件电路。在目前使用的电子技术教材中，集成运算放大器的应用电路所占的分量也越来越大，由它们主要构成了信号运算电路、信号处理电路和信号发生器等。

1 集成运放应用的特点及其判断

集成运放的应用分为线性应用和非线性应用，

（1）当集成运放工作在线性区时，集成运放的输入输出成一定的比例关系，即闭环电压放大倍数Auf；（2）当集成运放工作在非线性区，其内部的输出级三极管进入饱和区工作，输出电压与集成运放的输入信号不再呈线型关系，其值近似等于电源电压Uom。

运放工作在哪个区域的判断标准是看集成运放应用电路中是否引入负反馈：如果集成运放的应用电路引入的负反馈，即在单元运放的输出端与反相输入端之间跨接负反馈网络，只要电路中有负反馈网络，则电路工作在线性区，即电压传输特性的斜线区域；如果运放应用电路中没有负反馈网络，即处于开环或具有正反馈，则集成运放工作在非线性区，该单元电路就属于非线性应用。

2 集成运放应用电路基本分析方法

运放的基本分析方法实际是指两个概念——“虚短”、“虚断”，它们是集成运放十分重要的特性。“虚短”、“虚断”是指集成运放的同相输入端和反相输入端即好像是短路，又像是断路的。

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80 dB 以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，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。把这种两输入端视为等电位的特性称为虚假短路，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。把这种两输入端视为等效开路的特性称为虚假开路，简称“虚断”，显然不能将两输入端真正断路。

集成运放两输入端的输入电流近似为0，相当于断路一样，但它们和内部电路又不是真正的断开，所以称为“虚断”。

我们利用“虚短”“虚断”的概念来分析电路，可以大大简化集成运放应用电路的分析过程。但集成运放工作在不同区域时，分析方法不尽相同。集成运放的线性应用电路可以使用“虚短”、“虚断”两个概念进行分析，而集成运放的非线性应用中，“虚短” 不再成立，仅能用“虚断”的概念进行分析。

3 两种应用的实例及分析

3.1 集成运放线性应用电路

以同相比例运算电路为例，电路结构如图1，具体说明分析步骤：

（1）判断电路中含有负反馈网络，以确定集成运放工作在线性区；此电路含有电压串联负反馈网络；

（2）使用“虚短”、“虚断”和“虚地”的概念分析输入信号与输出之间的比例关系；

参考文献

[1]梁廷贵，周浩淼.集成运放线性应用电路分析方法的研究.唐山学院学报，2009，22（6）：86-93

[2]陈鸿茂.集成运放应用电路分析方法探讨.电工教学，2002，17（1）：37-41