比例电压输出如何实现

比例运算电路分为同相输入电路和反相输入电路两种。就其反馈类型而言，同相输入属于电压串联负反馈，具有很高的输入电阻；反相输入属于电压并联负反馈，具有很低的输入电阻。同相输入要求集成运放共模抑制比KCMR很高，反相输入对集成运放共模抑制比KCMR的要求则相对要低一些。在实际应用中，可根据需要选择其中一种。

1.反相比例运算电路

图8.2.1　反相比例运算电路

图8.2.2　同相比例运算电路

2.同相比例运算电路

同相比例运算电路如图8.2.2所示，输入信号uI经过电阻R2加在运放同相输入端上。R2为输入端平衡电阻，为保证集成运放输入级差分电路两管基极电路的对称性，应使R2 =R1 //Rf，以满足当uI = 0和uO=0）时运放两输入端对地的电阻相等。电阻R1、 Rf组成反馈网络。所以，该电路是电压串联负反馈电路。

3.电压跟随器

其电路如图8.2.3（a）所示。由于“虚断”特性，由iN=iP=0可知，电阻R2、Rf上均无电压，故R2、Rf也可省去，则图8.2.3（a）所示电路可变为图8.2.3（b）所示电路。由于图8.2.3所示电路将输出电压uO的全部都反作用到运放的反相输入端，因此这是同相输入中负反馈程度最深的一种情况，其比例系数（电压放大倍数）为1。

图8.2.3　电压跟随器

图8.2.4　例8.2.1电路图

4.差分比例运算电路

图8.2.5　差分比例运算电路

在工业自动化控制仪器设备中，由传感器获得的微弱信号电压（零点几毫伏至几毫伏）一般都不接地，因此，对这种微弱信号电压的放大就不能使用上面讨论的比较器来实现。此时传感器为平衡（对称）信号，对平衡（对称）信号的放大需要用到差分比例运算电路。图8.2.5所示的是一种常用的放大传感器输出的微弱信号电压的差分比例运算电路。为了保证输入电路的对称，应满足（R1//Rf）=（R2//RP），根据叠加定理可求出uO与uI1 、 uI2之间的关系。

当uI1单独作用时，即uI2 =0，此时，电路为反相比例运

即输出电压与输入电压的差值（输入差分电压值）成正比例，故图8.2.5所示电路称为差分比例运算电路。

若将图8.2.5所示电路作为放大传感器输出的信号电压的放大电路（常称为传感器调理电路），则uI=uI1-uI2 ，uI就是传感器输出端非“接地”的微弱电压。此时，将传感器输出信号电压的两个端子直接接到图8.2.5所示电路的两个输入端即可。由以上分析可知，图8.2.5所示电路还具有将非“接地”的对称信号电压uI转换为非对称的信号电压（有一端“接地”）uO输出的功能。