運放電路
何爲運放電路？？？由運算放大器組成的電路，簡稱爲運放電路。這些電路可以說是五花八門，是我們學習模擬電子技術的一個重要內容，更是一個電子工程師必須掌握的電路之一。運放電路有多種類型，是不是我們把它們牢牢記住就行了呢？？顯然不是啦！作爲知識的搬運工，我很不建議大家這樣做啦！畢竟電路是會變的，換個套路考你就懵逼了，所以學習運放還是應該理解它，消化它。其實，運放也沒想象的那麼難啦！今天，教各位戰無不勝的兩招，這兩招在所有運放電路的教材裏都寫得明白，就是“虛短”和“虛斷”，不過要把它運用得出神入化，就要有較深厚的功底了。 只要我們熟練掌握“虛短”和“虛斷”兩個”小武器”，就能在沙場上將“運放”這個敵人打敗啦！
虛短和虛斷
“虛短”是指在分析運算放大器處於線性狀態時，可把兩輸入端視爲等電位，這一特性稱爲虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。（輸入差模電壓不大於1mv）
“虛斷”是指在分析運放處於線性狀態時，可以把兩輸入端視爲等效開路，這一特性 稱爲虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。（差模輸入電阻無窮大）
運放電路類型
下面給大家詳細講解幾種經典的運放電路，讓大家能對運放電路有一個深入的理解。
1.反向運算電路
分析： Vi輸入信號，R2反饋電阻，Vout輸出信號
由虛短，得V-=V+=0;
因此，流經R1電流Ir1=(Vi-V-)/R1=Vi/R1
由虛斷，得Ir1=I2;I2=-Vout/R2；
所以Vout=-Vi*R2/R1
這就是傳說中的反向放大器分析過程啦！！是不是很簡單啊？？哈哈
2.同向運算電路
分析：Vi輸入信號，R1反饋電阻，Vout輸出信號
由虛短，得Vi=V-;
再根據虛斷，可知R1,R2可近似看成串聯，則流經R1,R2的電流相等，即Ir1=Ir2；
(Vout-V-)/R1=V-/R2即(Vout-Vi)/R1=Vi/R2；故Vout=ViR1/R2-Vi=Vi(R1/R2-1);
認真看看，這個電路是不是跟之前分析得反向放大電路只差一個符號呢？？沒錯，這就是同向放大器，是不是很驚喜，很簡單呢？哈哈哈！！
3.加法運算電路
先分析圖三，V1,V2輸入信號，R3反饋電阻，Vout輸出電壓
由虛短，得V-=V+=0;
由虛斷，可知流經R1,R2和R3電流分別爲Ir1=V1/R1;Ir2=V2/R2;Ir3=-Vout/R3；
再根據基爾霍夫電流定律，可知流經R3得電流等於Ir1+Ir2
所以，Ir3=Ir1+Ir2即-Vout/R3=V1/R1+V2/R2，若取R1,R2,R3值相同，則-Vout=V1+V2;
再分析圖四，V1,V2輸入信號，R3反饋電阻，Vout輸出電壓
由虛斷，我們可以知道R3,R4串聯，流過電流相等，即Ir3=Ir4=Vout/R3+R4;
所以，V-=Ir4R4=VoutR4/R3+R4;
由虛短可知，V-=V+;即V+=VoutR4/R3+R4;
再根據虛斷，我們同樣可以知道R1,R2串聯，流過電流相等，即Ir1=Ir2
所以，(V1-VoutR4/R3+R4)/R1=-(V2-Vout*R4/R3+R4)/R2;
如果R1=R2,R3=R4,則V1+V2=Vout；
顧名思義這兩個電路就是電壓加法器，簡稱加法運算電路。
4.減法運算電路
分析：Vi1，Vi2輸入信號，Rf反饋電阻，Vo輸出信號
由虛斷可知，R3和R2，R1和Rf可近似看成串聯，則流經其電阻電流Ir2=Ir3;Ir1=If;即{(Vi2-V+)/R2=V+/R3; (Vi1-V-)/R1=(V- -Vo)/Rf} ;----------a
由虛短得，V-=V+;----------b
很明顯就是解初中學到二元一次方程組，要是這都不會，我勸你還是儘早放棄啦啊啊！！！
假設以上電阻阻值相等，則聯立ab兩式，解得Vo=Vi2-Vi1；
5.積分運算電路
分析：
由虛短可知，V+=V-=0;
再根據虛斷，得Ir1=Ic1=(V1-V-)/R1=C1*d(Vc1)/dt=-C1 d(Vout)/dt;
所以， Vout=((-1/(R1C1))∫V1dt
顯然這是我們高中所學的積分，故這就是我們需要掌握的積分運放電路
6.微分運算電路
分析：
由虛短，得V+=V-=0;
流經C1的電流Ic1=d(Vc1)/dt/C1=d(V1)/dt/C1;
由虛斷，得Ic1=Ir2=-Vout/R2；
所以，Vout= -（d(V1)/dt/(C1*R2))
顯然，這是我們高中所學微分，故這就是傳說中的微分運放電路
7.差分運算電路
分析：
由虛短，得V1=Vx；V2=Vy；所以流經R2電流Ir2=（Vx-Vy)/R2=（V1-V2)/R2;
由虛斷，可知R1，R2，R3可近似看成串聯，所以Vo1=V1-(-Ir2*R1)=V1+(V1-V2)R1/R2,同理可得Vo1=V2-(Ir2R3)=V2-(V1-V2)*R3/R2--------a；R6,R7也可近似看成串聯，則Vw=Vo2/(R6+R7)R7--------b；R4,R5也可近似看成串聯，則Vv=(Vo1-Vout)(R5/(R4+R5))----------c;
再由虛短，得Vw=Vv--------d；
聯立a b c d式，解得Vout=Vo1-Vo2= (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2；該結果我們可以知道，這是一個差分放大運算電路，因爲(R1+R2+R3)/R2是定值，所以 (Vy –Vx)決定了放大的倍數；
8.電流檢測電路
分析一個大家接觸得較多的電路。很多控制器接受來自各種檢測儀表的0-20mA或4-20mA電流，電路將此電流轉換成電壓後再送ADC轉換成數字信 號，圖九就是這樣一個典型電路。故：
當電流流經R1時，在其兩端產生了電位差，分別爲V1和V2;
由虛斷可知，R2和R4可近似看成串聯，所以(V1-Vx)/R2=(Vx-Vout)/R4--------a;
R3和R5也可近似看成串聯，所以(V2-Vy)/R3=Vy/R5---------b;
再由虛短，得Vx=Vy--------c；
從0-20mA變化，則V1 =V2 + (0.004~0.020)*100=V2 + (0.4~2) ……d
由cd式代入b式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 = (Vy-Vout)/R4 ……e
如果R3=R2，R4=R5，則由e-a得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f
圖九中R4/R2=22k/10k=2.2，則f式Vout = -(0.88~4.4)V，
是說，將4~20mA電流轉換成了-0.88 ~ -4.4V電壓，此電壓可以送ADC去處理。
注：若將圖九電流反接既得 Vout = +(0.88~4.4)V，
9.電壓檢測電路
電流可以轉換成電壓，電壓也可以轉換成電流。圖十就是這樣一個電路。上圖的負反饋沒有通過電阻直接反饋，而是串聯了三極管Q1的發射結，大家可不要以爲是一個比較器就是了。只要是放大電路，虛短虛斷的規律仍然是符合的！
由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，則 (Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a
同理 (V3 – V2)/R5 = V2/R4 ……b
由虛短知 V1 = V2 ……c
如果R2=R6，R4=R5，則由abc式得V3-V4=Vi
上式說明R7兩端的電壓和輸入電壓Vi相等，則通過R7的電流I=Vi/R7，如果負載RL<<100KΩ，則通過Rl和通過R7的電流基本相同。
10.對數運算電路
二極管電流公式:iD=Is*（e^(VD/VT)-1）
三極管集電極電流公式:iT=Is*(e^(VBE/VT)-1)
分析圖一:
由虛斷，可知iI=iC=iD=Vi/R;
由虛短，得Vd=Vo;
iD=Is*（e^(VD/VT)-1)
≈Ise^(VD/VT)
=Ise^(-Vo/VT)
=Vi/R;
當VD>>VT時，Vo≈ -VTln（Vi/RIs）
分析圖二:
由虛斷，可知iI=iC=iE=Vi/R;
由虛短，得VBE=-Vo;
iE=Is*（e^(VBE/VT)-1)
≈Ise^(VBE/VT)
=Ise^(-VBE/VT)
=Vi/R;
當VD>>VT時，Vo≈ -VTln（Vi/RIs）
綜合上述分析，我們可以知道這兩個電路都是對數運算電路
總結
經過對以上的詳細分析，是不是對運放電路有了深刻的認識呢？可以電路五花八門，多種多樣，我們不僅僅要有深刻的認識，更重要的是要學到分析的方法，這樣我們才能遊刃有餘。講的不好的地方，多多諒解啦！！！我只是一名很普通的知識搬運工！！！