本节介绍几个运算放大电路，它们代表了运算放大器的基本应用。你将学习恒流源、电流-电压转换器、电压-电流转换器和峰值检波器。当然，这并没有全面覆盖所有可能的运算放大器电路，仅仅是介绍了一些常见的基本使用。

学完本节后,你应该掌握以下内容:

• 理解一些特殊运算放大器电路的工作原理
  • 识别和解释运算放大器恒流源的工作原理
  • 识别和解释运算放大器电流-电压转换器的工作原理
  • 识别和解释运算放大器电压-电流转换器的工作原理
  • 解释如何将一个运算放大器用作峰值检波器

8.4.1 恒流源

$$ 图8-34~~~基本恒流源 $$

当负载电阻变化时，恒流源提供的负载电流保持恒定。图8-34是一个基本电路，稳压源($V_{in}$)通过输入电阻($R_i$)提供恒定电流($I_i$)。因为运算放大器反相输入端虚地(0V)，所以 $I_i$ 的值由 $V_{IN}$ 和 $R_i$ 决定 $$ I_i=\frac{V_{IN}}{R_i} $$ 现在，因为运算放大器的内部输入电阻非常大(理想情况下是无穷大)，所以实际上所有$I_i$通过反馈支路流过$R_L$。因为$I_i=I_L$，所以 $$ I_L=\frac{V_{IN}}{R_i}~~~(8-8) $$

如果$R_L$变化，只要$V_{IN}$和$R_i$保持不变，$I_L$就保持不变。

8.4.2 电流-电压转换器

电流-电压转换器把变化的输入电流变为成正比的输出电压，基本电路如图8-35a所示。因为几乎所有 $I_i$ 流过反馈路径，所以$R_f$的电压降为 $I_iR_f$。因为 $R_f$ 的左端虚地(0V),所以输出电压就等于 $R_f$ 上的电压，该电压与 $I_i$ 成正比。 $$ V_{OUT}=I_iR_f~~~(8-9) $$ $$ a)基本电路~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~b)感光电路，电路输出电压与光强度成正比 $$

$$ 图8-35~~~电流-电压转换器 $$

这个电路的一种特殊应用如图8-35b所示，其中，光敏元件用来探测光强度变化。当光强度发生变化时，流过光敏元件的电流随着发生变化，这是因为元件的电阻发生了改变。输出电压的变化与这个电阻的变化成正比($△V_{OUT}= △I_iR_f$)。

8.4.3 电压-电流转换器

$$ 图8-36~~~电压-电流转换器 $$

基本电压-电流转换器如图8-36所示。这个电路用于输出(负载)电流需要由输入电压控制的应用中。

忽略输入失调电压，运算放大器的反相和同相输入端的电压都是 $V_{IN}$。因此，$R_1$ 上的电压等于 $V_{IN}$。因为反相输入端的电流可以忽略，所以 $R_1$ 上的电流与 $R_L$ 上的电流相等。因此， $$ I_L=\frac{V_{IN}}{R_1}~~~(8-10) $$

8.4.4 峰值检测器

$$ 图8-37~~~基本的峰值检测器 $$

运算放大器的一个有趣应用是峰值检测器电路，如图8-37所示。这种情况下，运算放大器用作比较器。这个电路的目的是检测输入电压的峰值，并且将峰值电压存储在电容器上。例如，这个电路可以用于检测和存储浪涌电压的最大值，然后可以在输出端用电压表和记录设备来测量它。基本的工作原理如下: 当正极性电压通过 $R_i$ 连接到运算放大器的同相输人端时，运算放大器的高电平输出电压使二极管正向偏置导通并向电容器充电。电容器持续充电，直到它的电压等于输人电压为止，因此运算放大器的两个输入端具有相同的电压。此时，运放比较器输出状态切换，它的输出变为低电平。现在二极管反向偏置,电容器停止充电，它达到的电压等于$V_{in}$的峰值，并将此电压一直维持在这个值直到电荷漏光。如果输入有更大的峰值，电容器将充电到这个新的峰值。