认识运算放大器

描述

认识运算放大器

运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的放大威廉希尔官方网站 单元。内部集成了差分放大器、电压放大器、功率放大器三级放大威廉希尔官方网站 ,是一个性能完备、功能强大的通用放大威廉希尔官方网站 单元,由于其应用十分广泛,现已作为基本的威廉希尔官方网站 元件出现在威廉希尔官方网站 图中

运算放大器可构成的威廉希尔官方网站 有:电压比较器、反相放大器、同相放大器、电压跟随器、加法器、积分器、微分器等

运算放大器威廉希尔官方网站 的分析方法:虚短、虚断(负反馈条件下)

反向放大器

远算放大器符号

理解运放

下面逐个细说每个威廉希尔官方网站

电压比较器

利用运放的无穷大的放大增益特性

反向放大器

电压比较器

如果同相输入端>反向输入端,则输出VCC

如果同相输入端 < 反向输入端,则输出GND

反向放大器

利用运放的无穷大的输入阻抗特性

反向放大器

反向放大器

现在假定反相输入端该点的电位为1V,而且只能通过上面的一条路流出

既然反向输入端 > 同相输入端,那么输出就为负

又因为输出端通过一个电阻与反向输入端相连,该电阻就称为反馈电阻,此时输出端的电压就抑制反向输入端的电压,把电压往下拉

只要当反向输入端的电压 < 同相输入端时,输出就立马变为正

输出端的电压又把反相输入端的电压往上拉,如此循环,输出端一会儿正一会儿负

那为什么时候输出端电压稳定下来呢?

通过输入端互相抑制对方的电压,即双方电压保持一致了(也就是0V)输出端就会稳定下来

引入虚短和虚断的概念

反向放大器

反向放大器

当反向输入端=同相输入端时,即都为0V(此刻就近似于短路状态,所以就叫虚短)

上面讲过了运放有输入阻抗无穷大的特性,电流不能流入(此刻就近似于断路状态,所以就叫虚断)

分析放大原理

反向放大器

反向放大器

输入Vin,那R1两端的电流就为,又因为R2和R1是串联关系,所以R2的电流也是一样,那R2的压降应为

最后,反相输入端的电压 - R2的压降即为输出(反向输入端是0V),即

同相放大器

可以看出同相放大器和反向放大器的区别在于,输入端Vin的不同

反向放大器

同相放大器

因为输出端任然通过一个负反馈电阻来抑制反相输入端电压,满足虚短和虚断的关系,那我们继续来分析

因为虚短的特性,所以当输入Vin时,反向输入端的电压也等于Vin,该电流有两条路,一路直接流向GND,那么在R1两端的电流就为,R2的压降就应该是

电压跟随器

反向放大器

电压跟随器

可以看出和同相放大器的区别在于,左边的电阻没了

这时可以想象成电阻的阻值是无穷大,代入上面的公式就是

 

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