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一、基本概念
运算放大器简称运放是一种模拟电路实现的集成电路可以对信号进行很高倍数的放大。一般有正相输入端、反相输入端、输出端口、正电源、负电源等接口。 运放可工作在饱和区、放大区其中放大区极其陡峭因为运放的放大倍数非常大可能数万倍以上。 实际运用中会引入负反馈。
1. 一些端口介绍
正相输入端 Vp反相输入端 VnVcc 正电源Vee 负电源VoutV_{out}Vout 输出端口
2. 虚短的概念
当引入深度负反馈时在理想情况下两个输入端的电位相等就好像两个输入端短接在一起但事实上并没有短接所以称为“虚短”。
3. 虚断
在理想情况下输入断电阻极大流入运放的电流近仿为零可以近似看为断路状态。
二、常见电路
1. 比较器
运算放大器比较简单的应用就是比较器。 当正相输入端电压高于反相输入端电压时输出正电源电压 当反相输入端电压高于正相输入端电压时输出负电源电压。 实际情况中输出电压达不到电源最大值会略低一点。
1实验电路 2仿真输出波形 上图中很陡峭的那个区域是运放工作在放大区的区域 。
2. 反相放大器
引入负反馈后运放可以工作在放大区。
1电路原理图 2电路分析
从虚断特性推导出 IpIn0I_pI_n0IpIn0由Ip0I_p0Ip0推导出 R2 上没有电压 Up0U_p0Up0由于负反馈电路存在虚短特性 UnUp0U_nU_p0UnUp0可推导出Ui−UNR1UN−UoR3\frac{U_i-U_N}{R1} \frac{U_N-U_o}{R3}R1Ui−UNR3UN−Uo进一步推导出Uo−R3/R1UiU_o-\frac{R3/R1}{U_i}Uo−UiR3/R1
即输出和输入是反相放大关系。
3仿真结果 3. 反向求和电路
1原理图 2计算公式
Uo−Rf∗(Ui1R1Ui2R2Ui3R3)U_o -R_f*(\frac{U_{i1}}{R_1}\frac{U_{i2}}{R_2}\frac{U_{i3}}{R_3})Uo−Rf∗(R1Ui1R2Ui2R3Ui3)
3仿真结果
代入上面公式可得峰值电压 -3V~3V示波器显示如下 加法器的一个应用场景是混音器多种音频信号通过加法器连接在一起经过放大后输出 。
4. 同相比例放大电路
1电路 这里 R1R2R
2公式
Uo(1RfR)UiU_o (1\frac{R_f}{R})U_iUo(1RRf)Ui
3仿真 更多运放电路以后再慢慢学习这里先列上面几个作为入门学习。
