微分電子電路設計 - 從虛斷與虛短入手剖析運放電路 —電路圖天天讀（125）

　　7）微分電路：

　　圖七中由虛斷知，通過電容C1和電阻R2的電流是相等的，

　　由虛短知，運放同向端與反向端電壓是相等的。

　　則： Vout = -i * R2 = -（R2*C1）dV1/dt

　　這是一個微分電路。

　　如果V1是一個突然加入的直流電壓，則輸出Vout對應一個方向與V1相反的脈沖。

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　　圖7

　　8）差分放大電路

　　圖8

　　由虛短知 Vx = V1 ……a

　　Vy = V2 ……b

　　由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，則R1、R2、R3可視為串聯(lián)，通過每一個電阻的電流是相同的， 電流I=（Vx-Vy）/R2 ……c

　　則： Vo1-Vo2=I*（R1+R2+R3） = （Vx-Vy）（R1+R2+R3）/R2 ……d

　　由虛斷知，流過R6與流過R7的電流相等，若R6=R7， 則Vw = Vo2/2……e

　　同理若R4=R5，則Vout – Vu = Vu – Vo1，故Vu = （Vout+Vo1）/2 ……f

　　由虛短知，Vu = Vw ……g

　　由efg得 Vout = Vo2 – Vo1 ……h(huán)

　　由dh得 Vout = （Vy –Vx）（R1+R2+R3）/R2上式中（R1+R2+R3）/R2是定值，此值確定了差值（Vy–Vx）的放大倍數(shù)。

　　這個電路就是傳說中的差分放大電路了。

　　9）電流檢測：

　　圖9

　　分析一個大家接觸得較多的電路。很多控制器接受來自各種檢測儀表的0~20mA或4~20mA電流，電路將此電流轉(zhuǎn)換成電壓后再送ADC轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，圖九就是這樣一個典型電路。如圖4~20mA電流流過采樣100Ω電阻R1，在R1上會產(chǎn)生0.4~2V的電壓差。由虛斷知，運放輸入端沒有電流流過，則流過R3和R5的電流相等，流過R2和R4的電流相等。故：

　?。╒2-Vy）/R3 = Vy/R5 ……a

　　（V1-Vx）/R2 = （Vx-Vout）/R4 ……b

　　由虛短知： Vx = Vy ……c

　　電流從0~20mA變化，則V1 = V2 + （0.4~2） ……d

　　由cd式代入b式得（V2 +（0.4~2）-Vy）/R2 = （Vy-Vout）/R4 ……e

　　如果R3=R2，R4=R5，則由e-a得Vout = -（0.4~2）R4/R2 ……f

　　圖九中R4/R2=22k/10k=2.2，則f式Vout = -（0.88~4.4）V，

　　即是說，將4~20mA電流轉(zhuǎn)換成了-0.88 ~ -4.4V電壓，此電壓可以送ADC去處理。

　　注：若將圖九電流反接既得 Vout = +（0.88~4.4）V，