對于運算放大器而言,分析的思路大同小異,都是以“虛短虛斷”為基本原則,這里結合虛短虛斷原則,介紹下反相放大電路、同相放大電路和跟隨器的計算過程,理解這三個過程以后,就可以舉一反三,計算其他結構的放大電路。
虛短原則:對于電壓而言,運放的同相端和反相端接近短路,二者電位相等;
虛斷原則:對于電流而言,運放的同相端和反相端接近斷路,二者電流為0;
反相放大電路
下圖是反相放大電路,特點是輸入信號Ui接到運放的反相輸入端,運放同相輸入端接地。
根據虛短的原則,A點的電壓和同相端相等,都是GND。
根據虛斷原則,電流沒有從運放的-端輸入,電流路徑見下圖虛線。因此流過R1的電流等于流過RF的電流,只要一個方程就求解出傳遞公式:
(Ui - 0) / R1 = (0 - Uo) / Rf
整理得:
是不是非常簡單?
同相放大電路
同樣的分析思路,咱們再來分析下同相放大電路。
根據虛短原則,‘+’與‘-’電位相等,即A點電位等于輸入電壓Ui;
根據虛斷原則,‘+’與‘-’之間不走電流,電流路徑見下圖虛線,因此流過R1的電流等于流過Rf的電流,只要一個方程就求解出傳遞公式:
(Ui - 0) / R1 = (Uo - Ui) / Rf
整理得:
跟隨器
有的信號源輸出阻抗R1很大,那么負載采集到的信號就小了,為了降低阻抗,增加采樣精度,跟隨器是一個常見的降低阻抗方案。
跟隨器的特點是輸入阻抗非常大,常常達到幾十MΩ甚至上GΩ,而跟隨器的輸出阻抗又非常非常小,如此就可以增加驅動能力,下圖是加入跟隨器后的示意圖,R3非常小了,因此Uload就更準確了。
下圖是跟隨器的原理圖:
根據虛短原則,A點電位等于Ui等于U0;
根據虛斷原則,‘+’‘-’之間幾乎無電流通過,輸入阻抗非常高,輸出阻抗很小,提高了驅動能力。
以上就是3個非常經典的運放電路分析過程。
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