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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[文章]【图文并茂】如何分析运放电路

关键词: 如何 分析 运放 电路
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