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[文章]【图文并茂】如何分析运放电路

拜月
工程师
2021-09-09 19:13:07     打赏
目前市场运放种类繁多，面对不同的使用条件和环境，是否都能选择一样的运放呢？没关系，这是很多电子工程师都会困惑的问题，接下来为你揭开运放选型的神秘面纱。

一、该如何分析运放电路呢？
在学习运放选型前，我们需要先来透测的学习运放电路的内部结构和原理，对于我们来说运算放大器是模拟电路中十分重要的元件，它能组成放大、加法、减法、转换等各种电路，我们可以运用运放的“虚短”和“虚断”来分析电路，然后应用欧姆定律等电流电压关系，即可得输入输出的放大关系等。

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在 10 V～14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV，两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA，远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。

下面本文用虚断和虚断方法来对实际的电路进行分析，如图1-1所示，是常见的反相比例运算放大电路：

图1-1.方向比例运算放大电路在反相放大电路中，信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端，输出电压Vo通过反馈电阻RF反馈到运放的反相输入端，构成电压并联负反馈放大电路。

运放的同相端接地=0V，反相端和同相端虚短，所以也是0V，反相输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和Rf相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1的电流和流过Rf的电流是相同的。
根据欧姆定律：
Is= (Vs- V-)/R1...............（1）
If= (V- - Vo)/Rf...............（2）
V- = V = 0 ....................（3）
Is= If .............................（4）
求解后可能Vo== (-Rf/R1)*Vi
在分析电路的过程中，暂时不用管运放的其他特性，就根据虚短和虚断的特性来分析。当然，若运放不工作在放大区时，不满足虚短和虚断发条件，不能使用此种方法来分析，如比较器。

如下图1-2，是运放实现的加法器，用虚短和虚断的方法来分析此电路。

图1-2.运放实现的加法器由于电路存在虚短，运放的净输入电压vI=0，反相端为虚地。
vI=0，vN=0.......................（5）
反相端输入电流iI=0的概念，通过R2与R1的电流之和等于通过Rf的电流故
(Vs1 – V-)/R1 (Vs2 – V-)/R2
= (V- –Vo)/Rf.......（6）
如果取R1=R2=R3，由a，b两式解得
-Vout=Vs1 Vs.......................（7）
式（7）中负号为反相输入所致，若再接一级反相电路，可消去负号。
简言之，虚短是运放正输入端和负输入端的电压相等，近似短路；虚断是流入正负输入端的电流为0。只要掌握了这一点，再运用欧姆定律，即可很容易的分析同相比例放大电路，反向比例放大电路等常用的运放放大电路。


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关键词： 如何     分析     运放     电路    

Dummer3
工程师
2021-09-11 00:03:20     打赏
2楼

电路设计的挺好的


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风的印记
工程师
2021-09-19 23:45:37     打赏
3楼

电路的设计的不错


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