运算放大器基础讲解：输出电压计算公式的通俗解释

前言

本文将分享自己对于运放电路的理解与运用，希望对读者有所帮助，如有错误，请指出。万分感谢！

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、运算放大器是什么？

运算放大器指可以对输入信号进行数学运算后并将其放大输出，下图为其电路符号

二、虚短和虚断的概念

1.虚短

运算放大器在工作时，由于同向输入端和反相输入端电压相等，V+ = V- ，所以相当于短路，由此称为虚短

2.虚断

由于运放的输入阻抗极大，以至于同向输入端和反相输入端没有电流流入，由此称为虚断

三.差分运放电路

1.电路结构

下图为差分运放的电路结构。运算放大器的输出信号通过负反馈接到反相输入端。

2.输出电压Vout计算公式

教材上的计算公式过于复杂，为了简便计算，日常设计电路时，工程师通常会将R2与R3、R1与R4的阻值选为相同，此时输出电压的计算公式为：Vout = （Vin1-Vin2）* (R4/R3)

以图例中的电路为例

若 Vinput1 = 5V     Vinput2 = 3V

则Vout = （Vinput1 – Vinput2）*（R4/R3) =（5V – 3V）*(5.1k/1k) = 10.2V

四.同相比例运放 

 1.电路结构

下图为同相比例运放的电路结构。

2.输出电压Vout计算公式

日常设计电路时，工程师通常会将R5与R7的阻值选为相同

此时输出电压的计算公式为：Vout = Vin1* (1 + R7/R6)

以图例中的电路为例

若 Vinput1 = 3V 

则Vout =  Vin1* (1 + R7/R6) =3V *(1 + 5.1k/1k) = 18.3V

五.反相比例运放

1.电路结构

下图为反相比例运放的电路结构。需要主要的是，由于反相运放输出的是负电压，所以运算放大器需要由两个电源供电，正电压和负电压。

由于获得负电压会增加电路成本，所以现实工作中反相比例运放使用较少。

2.输出电压Vout计算公式

日常设计电路时，工程师通常会根据以下标准选择电阻阻值：1/R5 = 1/R6 + 1/R7

不需要完全相等，但需要接近，不能差太多，否则会导致输出电压极其不准确。

此时输出电压的计算公式为：Vout = -Vin2* (R7/R6)

以图例中的电路为例

若 Vinput2 = 1V 

则Vout =  -Vin2* (R7/R6) = -1V *(5.1k/1k) = -5.1V

总结

以上就是今天要讲的内容，本文仅仅简单介绍了运放的基础知识，但如何在电路中将运放使用得出神入化，还需要自身去大量实践与努力。

知不足而奋进，望远山而前行。

作者：专打逆风橘