运算放大器电压转换电路

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1、运算放大器应用1信号电压变换电路上述电路边界条件：R1=R2,运放处于线性放大区，所以其2、3两脚电位相同，故Vp既为3脚电压，也是2脚电压。设计方法：关键思路是，Vp与Vi呈线性关系，Vo又与Vp呈线性关系，才保证了Vo与Vi呈线性关系。根据回路电压定律和节点电流定律可以得到：因为R1=R2,所以推导中，遇到R2之处，全部写为R1,据图中，(Vi-Vp)/R1+(Vref-Vp)/R1=Vp/R3(节点电流定律)，从而可得下式Vp=Vi/(R1/R3+2)+Vref/(R1/R3+2)(1)Vo与Vp的关系是：在线性放大区内，运放的同相端和反相端电压相等，故2脚电压也是Vp,从而得公式Vp/

2、R4=(Vo-Vp)/Rf,从而得Vo=(1+Rf/R4)Vp(2)(1)、(2)式合并Vo=(1+Rf/R4)Vp=(1+Rf/R4)Vi/(R1/R3+2)+(1+Rf/R4)Vref/(R1/R3+2)=(1+Rf/R4)(Vi+Vref)/(R1/R3+2)(3)先根据输入电压与输出电压要求，求算出电压放大系数A,确定出R4与Rf的数值，确定出2脚电压Vp,然后再根据3脚上连接的各电阻及各输入电压，求算出R1(R2)与R3的值。例1:Vi=5V+5V,Vo=03.3V,解：因为Vo=(1+Rf/R4)Vp,故放大倍数A=1+Rf/R4,输入电压Vi范围为10V,输出Vo范围为3.3V,

3、特别注意此处的放大倍数A是Vo对Vp的放大倍数，而不是Vo对Vi的，且要注意Vp是加在同相输入端的信号电压的函数，而据公式Vo=(1+Rf/R4)Vp,放大倍数A=1+Rf/R4可以知道，同相端输入的电压的放大倍数永远大于1,设放大倍数A=1.2,再设Rf=3K,则据式A=1+Rf/R4求得R4=15K先求Vo=3.3V时的Vp,据式Vo=(1+Rf/R4)Vp,可得此时Vp=Vo/A=3.3V/1.2=2.75V。令R1=R2=30K,Vref=+5V,此时Vi=+5V,则相当于R1与R2并联接到+5V,其并联等效电阻为15K,则其电流为i=(52.75)/15=2.25/15=0.15毫安

4、，这也就是Vp经过R3到地的电流。由此得到R3=Vp/i=2.75/0.15=18.3k。例2:Vi=11.3V+11.3V,Vo=03.3V,解：因为Vo=(1+Rf/R4)Vp,故放大倍数A=1+Rf/R4,输入电压Vi范围为22.6V,输出Vo范围为3.3V,特别注意此处的放大倍数A是Vo对Vp的放大倍数，而不是Vo对Vi的，且要注意Vp是加在同相输入端的信号电压的函数，而据公式Vo=(1+Rf/R4)Vp,放大倍数A=1+Rf/R4可以知道，同相端输入的电压的放大倍数永远大于1,设放大倍数A=1.2,再设Rf=3K,则据式A=1+Rf/R4求得R4=15K先求Vo=3.3V时的Vp,据

5、式Vo=(1+Rf/R4)Vp,可得此时Vp=Vo/A=3.3V/1.2=2.75V。令R1=R2=30K,Vref=+11.3V,此时Vi=+11.3V,则相当于R1与R2并联接到+11.3V,其并联等效电阻为15K,则其电流为i=(11.32.75)/15=8.55/15=0.57毫安，这也就是Vp经过R3到地的电流。由此得到R3=Vp/i=2.75/0.57=4.82k。如果将输入R1、R2电阻取为100K,则其并联值为50K,则其电流i=(11.32.75)/50=8.55/50=0.171毫安，这也就是Vp经过R3到地的电流。由此得到R3=Vp/i=2.75/0.171=16.1k。以上方法可以用于任意的电压变换。注意其中的电压放大倍数A取值为1.2-1.5之间较好。Vref=11.42VViVoVp11.933.883.2311.453.803.1610.423.633.027.843.202.675.052.742.282.392.301.910.021.901.58-0.011.891.58-3.91.251.04-8.540.480.40-9.650.290.24-10.100.220.18-10.100.220.18-11.82-0.07-0.062