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當(dāng)給集成運(yùn)算放大器增加負(fù)反饋電路時(shí)，它就會(huì)工作在線性狀態(tài)，如圖所示，rr為負(fù)反饋電阻。

在圖所示電路中，u電壓經(jīng)r1加到集成運(yùn)算放大器的“-”端，由于集成運(yùn)算放大器的輸入電阻阻值r;為無(wú)窮大(℃),所以流入反相輸入端的電流l=0a,從同相輸入端流出的電流i+=0a,i=i+=0a。由此可見(jiàn)，運(yùn)算放大器的兩個(gè)輸入端之間相當(dāng)于斷路，實(shí)際上又不是斷路，故稱(chēng)為“虛斷”。

在圖所示電路中，集成運(yùn)算放大器的輸出電壓u?=a×u,因?yàn)閡。為有限值，而集成運(yùn)算放大器的電壓放大倍數(shù)a→℃,所以輸入電壓u≈0v,即u=u-u+≈0v,u_=u+。運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端電壓相等，兩個(gè)輸入端相當(dāng)于短路，但實(shí)際上又不是短路的，故稱(chēng)為虛短”。

在圖所示電路中，u=i×r2,而i+=0a,所以u(píng)+=0v,又因?yàn)閡_=u+,故u=0v,從電位來(lái)看，運(yùn)算放大器“-”端相當(dāng)于接地，但實(shí)際上又未接地，故該端稱(chēng)為“虛地”。

綜上所述，工作在線性狀態(tài)的集成運(yùn)算放大器有以下特性。①具有“虛斷”特性，即流入和流出輸入端的電流都為0a,i_=i+=0a。②具有“虛短”特性，即兩個(gè)輸入端的電壓相等，u_=u+。

了解集成運(yùn)算放大器的特性后，再來(lái)分析集成運(yùn)算放大器在線性狀態(tài)下的各種應(yīng)用電路。

圖加入負(fù)反饋電路的集成運(yùn)算放大器

減法器

集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的減法器如圖所示，電路的兩個(gè)輸入端同時(shí)輸入信號(hào)，反相輸入端輸入電壓u1，同相輸入端輸入電壓 u2，為了保證兩輸入端平衡，要求 r2//rs=r1/rr。下面分析兩輸入電壓u1、u2與輸出電壓u。的關(guān)系。

根據(jù)電阻串聯(lián)規(guī)律可得

根據(jù)“虛斷”特性可得

因?yàn)閡_==u+（根據(jù)“虛短”特性），所以有

如果r2=r3，r1=rf，上式可簡(jiǎn)化成

圖減法器

集成運(yùn)算放大器的保護(hù)電路

為了保護(hù)集成運(yùn)算放大器，在使用時(shí)通常會(huì)給它加上一些保護(hù)電路。

1．電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器在工作時(shí)需要接正、負(fù)兩種電源，為了防止集成運(yùn)算放大器因電源極性接錯(cuò)而損壞，常常要給它加電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路。圖3-26所示就是一種常用的運(yùn)算放大器電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路。

該電路是在運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源處各接了一個(gè)二極管，由于二極管具有單向?qū)щ娦�，如果某電源極性接錯(cuò)，相應(yīng)的二極管無(wú)法導(dǎo)通，電源就不能加到運(yùn)算放大器的電源腳，從而保護(hù)了運(yùn)算放大器。

2.輸入保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器加輸入保護(hù)電路的目的是為了防止輸入信號(hào)幅度過(guò)大。運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)電路如圖所示。

圖 運(yùn)算放大器電源極性接錯(cuò)保護(hù)電路圖 運(yùn)算放大器的輸入保護(hù)電路

在圖（a）所示電路中，集成運(yùn)算放大器的反相輸入端與地之間接了兩個(gè)二極管。其中 vd用來(lái)防止輸入信號(hào)正半周期電壓過(guò)大，如果信號(hào)電壓超過(guò)+0.7v，vd會(huì)導(dǎo)通，輸入信號(hào)正半周期無(wú)法超過(guò)+0.7v；vd2用來(lái)防止輸入信號(hào)負(fù)半周期電壓過(guò)低，如果信號(hào)電壓低于-0.7v，vd會(huì)導(dǎo)通，輸入信號(hào)負(fù)半周期電壓無(wú)法超過(guò)-0.7v。

在圖 （b）所示電路中，在集成運(yùn)算放大器的同相輸入端接了兩個(gè)二極管，這兩個(gè)

二極管另一端并不是直接接地，而是vd1接正電壓+u，vd接負(fù)電壓-u。假設(shè)電壓u=2v，如果輸入信號(hào)正電壓超過(guò)2.7v，vd.會(huì)導(dǎo)通，運(yùn)算放大器的輸入端電壓被鉗在2.7v，如果輸入信號(hào)負(fù)電壓低于-2.7v，vda會(huì)導(dǎo)通，運(yùn)算放大器的輸入端電壓被鉗在-2.7v，即vdi、vd 能將輸入信號(hào)電壓的幅度限制在-2.7～+2.7v范圍內(nèi)。

3. 輸出保護(hù)電路

集成運(yùn)算放大器加輸出保護(hù)電路的目的是為了防止輸出信號(hào)幅度過(guò)大。運(yùn)算放大器的輸出保護(hù)電路如圖所示。

該電路在輸出端接了一個(gè)雙向穩(wěn)壓管 vz，它的穩(wěn)壓范圍是-uz～+uz，一旦輸出電壓超過(guò)這個(gè)范圍，vz就會(huì)被擊穿，將輸出信號(hào)幅度限制在-uz～+uz范圍內(nèi)。

圖 運(yùn)算放大器的輸出保護(hù)電路