运算放大器基础—用作运算器

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描述

“运算放大器”的字面意思,除了包含放大的功能,还有运算的功能。事实上,运算放大器最开始的出现,就是为了实现“运算”的目的。

一、差分(放大)器

差分器有点像在做减法。从实现角度,它在比较器的基础上加上了负反馈。

加法器

图1-差分器-输入电压相同

上图中,两个输入源分别是1V,通过电阻分压进入到运放的正相和反相输入端。由于两个输入源电压相同,输出为0V。具体推理过程还是采用运放的两个原则(在此不展开):

  • 运放反相和正相输入端电压总是相等
  • 运放反相和正相输入端没有电流输入

当正相的输入源电压增长为2V,反相的输入源电压还是1V,则输出为1V。注意看下图中电流流向,此时反馈链路上几乎没有电流。

加法器

图2-差分器-输入电压不同

当正相的输入源电压增长为4V,反相的输入源电压还是1V,则输出为3V。注意看下图中电流流向,此时反馈链路上电流与图1中相反。

加法器

图3-差分器-输入电压不同

这说明什么?运放就是一个根据外部信号可以调节自身工作方式的器件,调节的目标就是满足上述运放的两个原则。

另外,运放上的电阻网络在本案例中都配置的是1KΩ,通过不同配置可以实现放大的效果。

好了,你可以自行推理一下对于其他不同输入的情况下,差分器的输出是什么样的。

二、加法器

加法器,就是在反相端增加多个信号源,输出的是信号源之和。其推理过程,就是将每个输入源做独立计算,然后分别加起来,会得到加法的效果。当然,由于输入在反相端,实际结果是反相的。

下图中,输入分别是1V和2V,输出是-3V。

加法器

图4-加法器

下图中,输入分别是1V和-2V,输出是1V。可以看到,运放也通过调节自身,改变了输出端的电流流向。

加法器

图5-加法器#2

我们还可以继续增加输入端数量,比如下图中,输入分别是1V、-2V和3V,输出是-2V。

加法器

图6-加法器

三、积分器和微分器

积分器和微分器,通过电容来实现,我们以后详叙述,先看一下简单的积分器威廉希尔官方网站 :

加法器

图7-积分器

我的威廉希尔官方网站 仿真支持示波器功能,还发现一个超好用的屏幕gif工具(Linux下的Peek),附上波形动画,可以感受一下效果,还是挺酷的:

加法器

图8-积分器波形动画

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短腿妹 2023-10-19
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请问运放的仿真是用什么软件啊 1条回复 收起回复
李岩呀 0
我也想知道,感觉很炫酷

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