運(yùn)算放大器電路分析方法

1、運(yùn)算放大器電路分析方法

由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80 dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于 “短路”。開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。

“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線(xiàn)性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱(chēng)為虛假短路，簡(jiǎn)稱(chēng)虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。

由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故 通?？砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開(kāi)路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開(kāi)路?！疤摂唷笔侵冈诜治鲞\(yùn)放處于線(xiàn)性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性 稱(chēng)為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱(chēng)虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

在分析運(yùn)放電路工作原理時(shí)，首先請(qǐng)各位暫時(shí)忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、減法器，什么差動(dòng)輸入……暫時(shí)忘掉那些輸入輸出關(guān)系的公式……這些 東東只會(huì)干擾你，讓你更糊涂﹔也請(qǐng)各位暫時(shí)不要理會(huì)輸入偏置電流、共模抑制比、失調(diào)電壓等電路參數(shù)，這是設(shè)計(jì)者要考慮的事情。我們理解的就是理想放大器 (其實(shí)在維修中和大多數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，把實(shí)際放大器當(dāng)做理想放大器來(lái)分析也不會(huì)有問(wèn)題)。

2、同向乘法器(放大器)

①、根據(jù)虛斷，可以知道流入運(yùn)放輸入端的電流近似為0，則有：

②、根據(jù)虛短可得：

其中如果R2=0，那么Vo = Va，即輸入電壓和輸出電壓相同，這就成了一個(gè)電壓跟隨器。

3、減法器

①、根據(jù)虛斷，可以知道流入運(yùn)放輸入端的電流近似為0，則有：

②、根據(jù)虛短可得：

需要注意的是這個(gè)減法器的輸入阻抗分別為R1+R2，f(R3,R4)，所以需要根據(jù)前端輸出電路的最小輸出負(fù)載(輸出阻抗)來(lái)規(guī)定R1、R2、R3、R4的阻值，如果阻值選取的過(guò)小會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算出來(lái)的電壓不精確。例如當(dāng)運(yùn)放正輸入端的電阻網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路。

此時(shí)Va'的電壓為3.3*Rb/(Ra+Rb)，但是當(dāng)將Va‘接入到減法器中去之后，由于R1和R2的存在，電阻Rb其實(shí)是和R1+R2的并聯(lián)了，那么Rb電阻分壓得到的電壓會(huì)偏小，則有Va>Va‘，所以需要R1和R2需要選取足夠大的電阻，保證并聯(lián)之后對(duì)Va的值沒(méi)有什么影響。對(duì)于運(yùn)放負(fù)端也是一樣的，R3和R4的阻值也要足夠大保證對(duì)輸出網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有太大影響。

4、加法器1

根據(jù)虛短虛斷原理有：

根據(jù)基爾霍夫電流定律可以知道，流入V-所在節(jié)點(diǎn)的電流和流出V-所在節(jié)點(diǎn)的電流是一樣大的：

注意這個(gè)加法器同樣有阻抗匹配問(wèn)題。

5、加法器2

根據(jù)虛短虛斷原理有：