Proteus仿真集成运算放大器搭建以及基本功能电路

Posted 2022-06-02 perseverance52

【Proteus仿真】集成运算放大器搭建以及基本功能电路

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• 参考：http://www.dwenzhao.cn/profession/proteus/proteus4.html

集成运放的基本功能和主要参数

运算是集成运算放大器最基本的功能，包括比例、加、减、微分、积分、指数、对数等基本运算。集成运放的主要参数有：输入失调电压、输入失调电流、开环差模电压放大倍数、共模抑制比、输入电阻、输出电阻、增益－带宽积、转换速率和最大共模输入电压。其中最重要的是增益－带宽积、转换速率和最大共模输入电压三个参数，在应用集成运放时应特别注意。

反相比例运算电路

电路如图 4 所示，图中 R2 称为平衡电阻，取 R2＝R1// RF 。利用“虚短”和“虚断” 的特点
可求得其闭环电压放大倍数为：
$$Avf=\frac{Rf}{R1}$$
在上述电路中，外接电阻最好在 1k～100k 范围内选择，电压放大倍数限定在 100 内，以保证电压放大倍数的稳定性。

同相比例运算电路

电路如图 5 所示，取 R2＝R1// RF 。利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大
倍数为：
$$Avf=1+\frac{Rf}{R1}$$
上述电路中，集成运放的同相输入端和反相输入端电压均为输入电压，故同相比例运算
电路的共模输入电压即为输入电压。因此要求输入电压的大小不能超过集成运放的最大共模
输入电压范围。
当取 R1为无穷大时，Avf 为 1，此时称为“电压跟随器”，是同相比例运算电路的特例。

反相加法运算电路

电路如图 6 所示，利用“虚短”和“虚断” 的特点可求得其闭环电压放大倍数为：
$$V0=-Rf(\frac{Vi1}{R1}-\frac{Vi2}{R2})$$

同相加法运算电路

电路如图 7 所示，取 R// RF＝R1// R2// R3 。利用叠加定理及“虚短”和“虚断” 的特点可求
得其闭环电压放大倍数为：
$$V0=Rf(\frac{Vi1}{R1}+\frac{Vi2}{R2})$$

减法运算电路

电路如图 8 所示，取 R1＝R2 =R，R3＝RF ，利用前面电路的结论可求得其输出端电压为：
$$Vo=\frac{Rf}{R}(Vi2-Vi1)$$
此电路的外围元件在选择时有一定的要求，为了减少误差，所用元件必须对称。除了要求电
阻值严格匹配外，对运放要求有较高的共模抑制比，否则将会产生较大的运算误差。

积分运算电路

电路如图 9(a) 所示，其输出端电压为：



实用的积分电路还需考虑非理想运放带来的问题，如：反相积分器在静态时，运放实际处于开环状态（电容不通直流），运放的失调和漂移可能造成输出饱和而无法再对输入信号积分。因此在实用电路中，往往在电容上并联一个大电阻 RF，如图 9(b) 所示，这样可以适当降低运放的开环增益，避免运放饱和。但该电阻不能破坏原来的积分关系，为此容抗应该小于电阻 RF，即
$$\frac{1}{\omega C}<<Rf$$, 故被积分信号的频率应满足：
$$f>>\frac{1}{2\pi RfC}$$

仿真资源和运放资料文档

本实验基于Proteus8.9平台

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