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模拟电路必须掌握的知识点——运算放大器,简称运放,运放组成的电路千变万化,多种多样,是模拟电路必须掌握的重点内容。进行运放工作原理分析时,如果不掌握运放的核心,往往会令人头疼,不知所措。

下面根据本人的经验,使用运放最常用的特性分析运放电路——“虚短”和“虚断”。 “虚短”和“虚断”这两个概念在模电教材里都有介绍,在所有运放电路分析当中都非常实用,但是要想把它运用到炉火纯青的地步,需要较深的功底。

(1)虚短,虚短是指运放同相输入端和反相输入端近似看作短路,但实际并没有短接,所以称为“虚短”,“虚短”即运放正负输入端的电压(电位)相等。

(2)虚断,运放输入端的阻抗很大,流入的电流非常小,不足1ua,所以用于计算时可以近似地把运放输入端看作“开路”,所以称之为“虚断”。“虚断”指的是运放正负输入端的电流为零。

分析运放电路的工作原理时,紧扣“虚短”和“虚断”两个概念,再结合电路原理进行计算即可,非常方便,不需要记什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器、差分输入等计算公式。

下面举例进行分析:

(1)反向放大器:

图1是反相放大器,①由“虚短”概念得出v+=v-;②由“虚断”得运放正负输入端电流为0,则i1=i2。

因为v+=0,所以v-=0,那么r1的电流i1=(vi - v-)/r1

r2的电流i2=(v--vout)/r2

由i1=i2得出(vi - v-)/r1=(v--vout)/r2

化简之后为:vout = (-r2/r1)*vi,这不就是反相放大器的公式嘛。

(2)同相放大器:

由图2,①根据“虚短”得出vi=v-;②由“虚断”得运放正负输入端电流为0,即得i1=i2。

i1=(vi-0)/r2

i2=(vout- vi)/r1

所以(vi-0)/r2=( vout- vi)/r1

化简得vout=vi*(r1+r2)/r2。

(3)加法器电路:

图3为反相加法器电路,同理①根据“虚短”得出v+=v-=0;

②由“虚断”得运放正负输入端电流为0,即r3的电流等于r1与r2电流之和,

(v- –vout)/r3=(v1 – v-)/r1 + (v2 – v-)/r2,由于v+=v-=0,

则–vout/r3= v1/r1+v2/r2,若取电阻r1=r2=r3,则vout=-(v1+v2)。

(4)差分放大电路(减法电路):

由图4,同理①根据“虚短”得出v+=v-;②由“虚断”得运放正负输入端电流为0;

v+=v2*r3/(r2+r3)

v-= v+= v2*r3/(r2+r3)

由r4和r3电流相等得出(v1 – v-)/r1 = (v- - vout)/r4

化简得vout =(r2+r4)*r3*v2/[(r1+r4)*r2]-r4*v1/r2;

实际应用时,一般取r1=r2,r3=r4,则输入输出关系变为:vout=(v2-v1) ×r4/r1,

若取r1=r4,则vout=v2-v1。

关于运放的知识就讲解这么多,剩下的自己慢慢体会,另外本人收藏了许多关于运算放大器的资料,有入门级别学习用的教材,也有较高深的经典设计电路书籍以及很多例子,可供大家学习提高,免费分享给爱学习的朋友,有需要请留言。

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有什么疑问可以给本人留言,本人知道的会跟大家分享,希望大家积极留言,多多交流学习o(∩_∩)o~

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