Question

运放应用电路中同相输入端电阻和反向输入端电阻的问题

如图，VN和VP为什么会等于R4上的电压，就算是利用虚断来分析，R2上无电压或者电流流过那也不等于R4上的电压啊，VP的电压应该等于R1上的电压啊，
例如此处这这种同相输入端和反向输入端之间有电流信号流过一个电阻（R4)，并且同相输入端和反相输入端都接了RN（R1)和RP(R2)的运放电路该怎么分析这些电阻的存在，他们会参与分压吗？加入他们的原因是什么?大小该如何计算，我的理解是为了匹配等效的RN和RP的大小才加上去的，但是我今天找人问了个类似解法的电路，人家说这个电阻(R1)是滤波用的，实在是想不明白，希望各位老师给好好讲讲，多谢

Answer 1

你的分析基本上是对的，VP和VN的电压等态念于R1上的电压。但R4上电压和R1上电压也是相等的。
下面我们用”虚断“和”虚短“来分析一下由R4、R2、R1组成的回路：
由”虚短“得到 VP=VN，那么R4、R2、R1就组成了回路，利用”虚断“敬闭慧来分析R2中无电流所以R2上无电压（这一点你在上面已经分析到了），那么VP电压不就是R4上的电压吗？

分析运放电路，电路分析是基础，你在上面说的这些电阻的存在有没有参与分压，起什么作用，加入他们的原因是什么，大小该如何计算，等一系列问题，都是要用基本电路的分析和计算来解决的。基本电路的分析和计算就是电阻和电阻网络的分析计算、节点电流法、回路电压法等基本分析计算方法。当然要结合有关运放的基本分析和计算。

接下来用上面的图为例进行分析：
R4：输入电流 Ii 流经R4，在R4上产生电压，输入到运放同相输入端，R4的大小影响输入电压的高低。所以R4是取样电阻。
R2：是运放同相单的输入电阻，由于运放的输入电流极小，可以看为“虚断”，那么R2上的电压极小可以看成为零。所以R2在计算中不起作用。在实际电路中也是可以省略的。
R1、Rf ：组成负反馈网络，由R1、R5、Rf 确定放大器增益。
R8、DW：组成基准电压。
R3、RW1：调整叠加电压 Vf ，通过R5输入到反相输入端，目的是偏移输入输出的关系。
R5、Rf ：作用同R1、Rf ，组成负反馈网络，由亮答R1、R5、Rf确定放大器增益。
C1：低通滤波电容，抵抗高频干扰。
R7：输出电阻，增大放大器的输出阻抗。R7不参与计算，也不影响输出结果，主要作用是减少输出过冲，在实际电路中可以省略。

增益计算（利用叠加原理）：
增益由同相输入端Vi=VN=Ii*R4、反相输入端Vf 叠加而得到输出电压Vo。
Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)×Vi-(Rf/R5)×Vf
=Ii×(1+Rf/R1+Rf/R5)×R4-(Rf/R5)×Vf
（原图中将第二项中的Rf/R5误为R4/R5。）

追问

能否再讲下基准电压部分，为什么要加基准电压在这里，是为了让运放放大R4上的电压(VP)与DW上电压（VN）的差值吗？不加行不行

追答

由于输入是4~20mA，不是从0开始的，而要求输出对应的却是0~5V，就是输入是4mA时对应输出是0V，输入20mA时对应输出是5V。所以要叠加一个直流分量进去，对输出量偏移。
可以这样分析：
(1) 线性比例放大部分：输入4~20mA通过R4变换为输入Vi=0.8~4V，通过比例放大1+Rf/R1+Rf/R5=1.5625倍输出1.25~6.25V。
(2) 直流偏移分量放大部分：基准电压Vf=7.53V加到反相输入端，放大-Rf/R5=-0.166倍，输出-1.25V。
(3) 最终输出由上述两部分叠加：
Vo=(1+Rf/R1+Rf/R5)×Vi-(Rf/R5)×Vf
因为 Vi=0.8~4V Vf=7.53V
最终得到：Vo=0~5V

Answer 2

这个电路，R3,Vr,R5是校准4ma对应0V输出的，Dw,R6是给这纤销让部分提供基准的稳压源。你把这部分摘掉看就很清晰了。这就是一个典型的同相放大电路。R1，R2，RF干什么用我不说你也知道（R1是反馈里的重要元件）。如果不清楚，看书，这是基础。

R3,Vr,R5与R1,R2这个网络，通过调节Vr使I1=4ma时，VP=VN=0V，此时输出为0V。
因为这个网络是线性的，I1=从4至20ma，VP,VN都保持线性，输出也保持线性毁局，调节RF，使得I1=20ma时输出为5V即大功告成，如果此时0V有偏移，反复调节Vr与Rf即可。

R4是匹配4-20ma仪表信号的，它把电流信号转换成电压信号。C1是过滤高频干斗神扰用的。
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忘了说，这道题VP，VN并不等于R4上的电压。

Answer 3

实际上，无论怎么接运指备卖放放大的都是+、-两端的电压差，也就是R4上的滚散电压。R2，R1起平衡作用，滤波吧配合C1也会有一点这样的作用。唯逗