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基本元器件 - 运算放大器 🚧

参考与致谢

文章作者:Power Lin
原文地址:https://wiki-power.com
版权声明:文章采用 CC BY-NC-SA 4.0 协议,转载请注明出处。

运算放大器的基本原理

运放通过同相和反相电压输入,进行比较运算,并放大输出:

注:有些时候会有 V+/V- 供电引脚,运放并不需要知道地的位置,但依然可以正常工作。

在没有引入反馈的情况下,电压的放大倍数为差模开环放大倍数 AodA_{od} 。因此,当运放工作在线性区域的时候,满足关系:

uo=Aod(upun)u_o=A_{od}(u_p-u_n)

集成运放的电压传输特性如下图所示:

图中分为线性区和非线性区:

  • 工作在线性区:曲线斜率为电压放大倍数
  • 工作在非线性区:饱和状态,输出电压为 Uom-U_{om}UomU_{om}

虚短与续断

在负反馈下,两个输入端电压始终保持相等,近似于短路,称为虚短。

输入阻抗大,输入的电流有可能只有微安级别,就像没有电流流入,成为续断。

各类衍生电路

同向放大

效果:通过调节 R1/Rf 的阻值,使 Vo 与 Vi 成正比放大的关系。

原理:

  1. 因为虚短,所以 Vi=V1V_i = V_1
  2. 因为续断,所以 V1V_1 端输入电流可忽略不计,所以 IR1=IRfI_{R_1}=I_{R_f},即 0V1R1=V1VoRf\frac{0–V_1}{R_1}=\frac{V_1-V_o}{R_f}Vo=(1+RfR1)ViV_o=(1+\frac {R_f}{R_1})*V_i

反向放大