运算放大器应用详解：从比例到微分运算

本文主要介绍了运算放大器在模拟电路中的经典应用，包括比例运算、加减运算、积分电路和微分电路以及对数运算电路。 运算放大器是电子工程中非常重要的元件，它可以构建出各种复杂的电路来实现不同的功能。在【8.1比例运算电路】部分，详细讨论了反相比例电路和同相比例电路。反相比例电路的特点是输入端虚短、虚断，反相端为虚地，因此共模输入可视为0，适合于对共模抑制比要求不高的场景。而输出电阻小，意味着它具有良好的带负载能力。反相比例电路的放大倍数可以通过调整反馈电阻Rf和输入电阻R1的比值来设定。T型反馈网络同样是基于虚短、虚断的原理工作。 同相比例电路采用电压串联负反馈，其输入电阻高，输出电阻小，对运放的共模抑制比要求较高，适合需要高输入阻抗的应用。电压跟随器作为同相比例电路的一种特殊形式，它的输入电阻大，输出电阻小，能保持输入和输出信号的相位一致。 【8.2加减运算电路】中，讲解了反相求和电路和同相求和电路，两者都利用了运算放大器的虚短、虚断特性，不同在于反相求和电路中，调节某一路信号的输入电阻不会影响其他路的输入与输出比例，而同相求和电路则允许各输入信号直接叠加。 【8.2.3单运放和双运放和差电路】部分，给出了设计加减运算电路的具体例子，例如设计一个Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3的电路，通过选择合适的电阻值实现了所需的运算功能。 在【8.3积分电路和微分电路】中，积分电路可以将方波转换为三角波，或者将三角波转换为正弦波，常用于去除高频干扰、移相以及模数转换中的电压到时间的转换。微分电路则可以将三角波转换为方波，或改变输入信号的相位，尤其适用于信号处理和滤波应用。 最后，在【8.4对数和指数运算电路】部分，虽然没有给出具体电路，但提到了对数电路的改进，基本对数电路的运算精度会受到温度的影响，暗示可能需要考虑温度补偿措施来提高电路的稳定性和精度。 运算放大器的经典应用涵盖了许多模拟电路设计的基础，理解并掌握这些基本电路对于电子工程师来说至关重要。