运放放大电路详解：同向放大、差分放大及电压电流采样应用

运放放大电路详解：同向放大、差分放大及电压电流采样应用

运放放大电路是电子工程领域中常见的电路类型，主要包括同向放大电路、差分放大电路等。本文将详细介绍这些电路的工作原理和应用场景，并通过具体实例说明其在电压和电流采样中的应用。

1. 同向放大电路

同向放大电路是一种常见的运放电路，其特点是输入信号和输出信号同相。在基本的同向放大电路中，通过增加两个电阻R3和R4，可以实现信号的放大或缩小。如果没有这两个电阻，电路只能放大而不能缩小信号；如果将运放的9脚和10脚对调，则变为反向放大电路。

在实际设计中，通常令R1=R3，R2=R4，这样可以使R1+R2=R3+R4成立，同时便于记忆电路的放大倍数公式：Uo/Ui=R2/R1。

2. 差分放大电路

差分放大电路与同向放大电路的一个显著区别在于，它能够同时处理两个输入信号，而不需要其中一个信号接地。这种特性使其在需要放大两个浮动电势点之间电压差的场景中非常有用，例如在步进电机电流采样中。

在使用差分放大电路时，需要注意以下几点：

• 放大后的电压差|k*(U1-U2)|应小于15V（最好小于13V左右），以获得较好的线性度。
• 输入电压Un和Up也应保持在15V以下，以确保电路工作在线性区。

3. 常用的电压采样电路

电压采样电路通常用于将输入电压转换为适合ADC（模数转换器）采样的信号。如图所示，该电路中输入电压（V_IN）经过电阻R47和R50、R51分压后，通过差分跟随运放电路进行放大，然后经过RC低通滤波器滤波，最后输入至ADC采样接口。

该电路中使用了一个电压跟随器作为缓冲级或隔离级，其作用是提高输入阻抗，降低输出阻抗，从而改善电路的性能。

4. 常用的电流采样电路

电流采样电路主要用于将电流信号转换为电压信号，以便进行后续处理。如图所示，该电路中使用一个采样电阻R62（例如50mΩ），当电流流过该电阻时，会在其两端产生一个微小的电压差。这个电压差随后通过差分放大电路进行放大，放大倍数由电阻R63和R64决定（例如24k/2.49k≈9.64倍）。

放大后的电压信号经过滤波处理后，输入至ADC采样接口进行模数转换。