含运算放大器电路的分析

【含理想运算放大器线性电路分析思路】利用理想运算放大器的虚短和虚断特性，在运放工作于线性区的前提下，按以下步骤分析：

第一步：按照虚短特性，找出各结点对地电位。

第二步：按照虚断特性，列写结点分析方程（输出结点除外）。

1、比例放大电路

【例5-3-2】 求图5-3-1 所示运算放大器的输出电压。

解：根据虚短和虚断的概念，，，图中结点的KCL方程（即为结点分析方程）为

解得

输入电压信号加到运算放大器的同相输入端与地之间，输出电压与同相位，故称该电路为同相放大电路。

在图5-3-1的同相放大电路中，令，则得如图5-3-2所示的电路。由于输出电压就是，利用虚短特性，得到

结果表明，输出电压与输入电压是相同的，该电路称为电压跟随器。虽然电压跟随器不改变输入电压，但是它的的一端口电阻性电路的端口等效电阻。>输入电阻，故它在电路中常用做阻抗变换器或缓冲器。

【例5-3-3】 求图5-3-3所示电路中运算放大器的输出电压。

解　同相输入端接地，由虚短特性可知

结合虚断特性，对反相端输入结点列写KCL方程

解得　　　　　　　　　　　　　　

输出电压与输入电压反号，大小仅取决于与之比，因此该电路就有反相放大的作用，称为反相放大器。

2、加法电路

【例5-3-4】 求图5-3-4所示电路中，运算放大器的输出电压。

解：由虚短可知。结合虚断特性对反相输入端结点列写KCL方程

解得　　　　　　　　　　　　

这是求和（加法）运算的表达式，式中负号是因反相输入引起，若，则结果变为：。 图5-3-4的输出再接一级反相放大电路，则可消去负号，实现加法运算。该求和电路可以扩展到多个输入电压相加。

3、差分放大电路

图5-3-5是用来实现两个电压，相减的求差电路，又称为差分放大电路。从电路结构上看，它是反相输入和同相输入结合的放大电路。

【例5-3-5】 求图5-3-5所示电路中运算放大器的输出电压。

解：利用虚断，对两个输入结点列写KCL方程

且　　　　　　　　　　　　　　　　

联立上述三个方程，消去，得

结果表明：输出电压与两输入电压之差成比例，即实现了差分放大功能，故这一电路称为差分放大器。