关于运算放大器LM358作差分放大器的运用

Question

如果用LM358,输入差值在-0.5v~+0.5v之间变化，输出为0v~5v之间。
具体来说，就是：
输入差值为-0.5v时输出为0v；
输入差值为0v时输出为2.5v；
输入差值为+0.5v时输出为5v。
这样可以做到吗？
如果可以，给个大致的原理图谢谢。

Answer 1

　　可以实现，电路如图。

　　参考电位V1决定输入为零时的中心输出电压，可用稳压电源电压（分压）而来，增益由R4/R1（R3/R2）决定，上下电阻要严格对称。

　　电源供电电压必须大于输出电压、输入电压（绝对值，不是差值）范围。

追问

谢答。

不过有几点想问下：

一定要用正负电源吗？是因为输入的差值是在正负之间变化的原因吗？

不用12v，用15v可以吗？

“增益由R4/R1（R3/R2）决定”是什么意思？R4/R1或者R3/R2吗？

这个电路我想用在下图这里，电流正反流经电阻R1，A相接到无刷直流电机的某一相中去。没问题吗？



电流大概在2k~20k这个范围内正负变化，电流图如下（可以当做正负和零之间变化的直流电）



追答

　　1、电源供应问题不考虑输入差值，只考虑输入的绝对值（对地电压）大小。
　　2、用+-15V代替+-12V没有问题。
　　3、R1必须严格等于R2 ，R3必须严格等于R4，因此两者的比值是完全相同的。
　　4、该电路是错误的，不仅不是差动放大器，根本就不是放大器，加正反馈是回差比较器。
　　5、2k~20k是什么单位？2k~20k安培？还是2kHz~20kHz频率？LM358频响很差，用于20kHz性能很差，请改用频响更好的运放，例如TL082。

追问

感谢！

这个功能能由单个正电源实现吗？加负电源会让电路复杂.

2.5v这个电源可以由5v加分压电阻组成吗？

还有就是这个2.5v电源在这个电路是怎么起作用的？

追答

　　1、输出要求达到0V，在反馈电阻有电流灌入的情况下，没有负电源的条件下，即使用单电源运放不能实现0电压输出。
　　2、已经说过用分压实现。
　　3、2.5V就是你要求在差值为0输入时的输出电压。如果差值为0时要求输出为0，就不要这个电压，应该接地线。

追问

嗯。谢谢，懂了不少。
那如果是，输入差值还是-0.4~+4v之间。输出只要求是在0~5v之内的某一个范围内变化，是不是就可以不用负电源了？
如果是，那电路该做哪些改变呢？

追答

　　你仍然要求输出达到0V，没有改变啊，当然要用负电源。
　　在有“灌电流”的条件下，单电源运放（例如358）需要让掉0.5~0.7V，即：输出0.7V~5.7V范围是可以用单电源供电的，双电源运放（例如TL082）需要让掉1.5~2V，即：输出2~7V范围也是可以用单电源供电的。

追问

喔，是因为有灌电流的存在所以输出到不了0v呀。
因为是靠单片机AD采样，所以输出不能高于5v太多。但是输出可以高于0v。
输出范围0.7v~5.7v也可以，主要是想简化电路。
嗯，单电源供电，输出0.7v~5.7v的话电路应该是什么样的呢？
谢谢了

追答

　　电路已经给过，不用更改。LM358单电源供电电压应该高于输出电压上限1.5V（5.7+1.5=7.2V）。
　　但是358用于20kHz放大不怎么样，TL082下面0.7V又不够用，如果能弄到TI公司的单电源运放TLC082就解决问题了。

追问

但是上面的电路图里面有负电源，负电源该怎么处理？直接去掉就可以了吗？
不一定会到20k，12k也可以。358可以正常工作的频率范围大概是多少呢？
“LM358单电源供电电压应该高于输出电压上限1.5V（5.7+1.5=7.2V）”，是只能高出1.5v还是至少高出1.5v？供电电压设定为15v可以吗？

追答

　　单电源的Vee是接地的。
　　358带宽增益积不超过1MHz，也就是在1MHz完全不放大了，20kHz即使不加负反馈也只有50倍，因此运放的虚断虚短等理论分析均不成立，转换速率仅1V/us，波形也不会好看，因此什么算“正常”只有你自己定义了，先用着看吧，不行再换。
　　电压上本人的用词是“高于”不是“等于”，只要运放能承受越高越好。

追问

谢谢！

明白了！

最后再确认一个问题。电路图改成这样就可以实现功能了是吧？

追答

对。
两个输入端的对地电压必须确保没有超出0~15V范围。

追问

噢。。这可就头疼了，我的这两个输入端对地绝对值比15v高不少。可以在支路串联分压电阻，再把运放输入端接在分压电阻中间吗？

追答

　　这有什么难办的，既然那边有高电压电源，拿来用就是了，只要不超过32V，运放都能承受。

Answer 2

就是一个十倍放大器追问

用什么样的电路可以实现这种功能呢？
要正反差分输入，正输出

追答

国半官网有358的详细资料，这属于典型的应用电路，里面有介绍