上一篇文章对放大电路做了简单的介绍,相信大家对"放大"这个概念已经有了一定的了解,下面我们来看一下运算放大器

运算放大器及其信号放大
运算放大器的基本线性应用

1. 运算放大器及其信号放大

集成运算放大器是一种应用极为广泛的模拟器件。用集成运算放大器可以
非常方便地实现信号的放大、运算、变换等各种处理。

常见的运放电路符号有矩形和三角形两种

电路符号

这里我们采用三角形符号

端口意义

运算放大器正常工作时，必须提供工作电源，通常正负电源的连接方式为:

实际运放外部引脚实例

来看一下实际的电子元器件:

运算放大器的电路模型

这里同样可以用端口等效模型来表述运算放大器

运算放大器的传输特性

运放的增益越高，线性区的直线越陡，输入电压的线性范围越小

由于输入电阻很大，输出电阻很小，所以经常将这三个参数理想化:

即增益和输入电阻趋于无穷大，输出电阻趋于零，从而得到运放的理想模型:

相应的,电压传输特性线性区的斜线也会近似为垂线:

因为输出电压为有限值,而增益趋于无穷大,所以在线性工作区两个输入端电压差趋于零,也就是同相端电压约等于反相端电压,常称为"虚短"

另一方面,由于输入电阻趋于无穷大,所以两输入端的电流也约等于零,常称为"虚断"

讲了这么多,那怎么用运算放大器放大信号呢?

像这样直接将信号加在运放的两输入端之间,理论上是可以放大信号的,前提是Vi足够小,保证运放工作在线性区

但实际上,这个要求很难满足,换句话说,信号通常会导致运放进入饱和区,无法实现信号的线性放大,当输入正弦波时,输出会明显失真

实际应用时,线性放大时都需要引入负反馈。所谓反馈,是将输出电量送回到输入的过程:

负反馈将减小原来加到放大器输入端的信号,这样容易满足线性区的工作要求:
电压增益:

输入电阻约等于无穷大:

在输出端口,尽管还有其他并联支路,但是因为理想运放的输出电阻约为0,所以输出电阻约等于0:

2. 运算放大器的基本线性应用

电压跟随器

当直接将运放的输出端与反相端连接,就构成了一种特殊而常用的电路:

电路的电压增益为1,输出信号与输入信号是同相的,并且输入电阻无穷大

实际上,他是同相放大电路的一种形式

电压跟随器可以消除负载对电压信号源的影响,这种作用常称为"隔离"或"缓冲"

电压跟随器对电压增益的贡献:

反相放大电路

如果将同相放大器的信号输入端与接地端互换,那么电路就变成了反相放大电路:

增益为负号意味着相位与输入电压的相位是相反的

如果R1与R2相同,那么电路就是纯粹的反相器

可以做一下对比:

另外,电阻的取值也很重要,比如要放大100倍:
这时的R2电阻偏大了

改进方法是将R2支路,改为三个电阻的星型结构:

利用虚短和虚断,列出反相端和M点的电流方程,很容易就能推出电路的增益:

这时所有电阻取值都不超过1兆欧

求和电路

在反相放大电路的基础上构成加法电路:

求差电路

积分电路

在反相放大电路的基础上,将电阻R2换成电容C,便构成了积分电路:

负号表示相位相反,下面是相应曲线:

需要注意的是,输出电压并不能一直随着时间持续增加,因为运放的输出电压增大到一定程度后会进入饱和区

在实际中,这种积分电路常常不能正常工作,因为运放输入端的偏置电流会对电容有一个直流的充电,尽管这个电流很小,但随着时间的推移,最终都会导致运放进入饱和状态。

所以实际的积分电路,通常会在电容旁并联一个大电阻,避免运放工作进入饱和区:

微分电路

如果将积分电路的电容和电阻的位置互换,电路就构成了微分电路:

模拟电子技术之运算放大器相关推荐

[渝粤教育] 华中科技大学模拟电子技术基础参考资料
教育 -模拟电子技术基础-章节资料考试资料-华中科技大学[] 绪论测验题 1.[单选题]当输入信号频率为fL或fH时,放大电路电压增益的幅值约下降为通带内水平增益的 . A.0.5倍 B.0.7倍 C ...
[渝粤教育] 南通大学模拟电子技术参考资料
教育 -模拟电子技术-章节资料考试资料-南通大学[] 1.2-1.3 随堂练习 1.[单选题]根据信号的连续性和离散性分析,水银温度计显示的温度值属于( ). A.时间连续,数值连续 B. 时间离散, ...
模拟电子技术/国外电子与通信教材系列
模拟电子技术/国外电子与通信教材系列 [作者]:(美) 博伊尔斯塔德 [出版社]: 电子工业出版社 [出版日期]:2008-06-01 本书的核心内容是关于半导体器件和有源电路的模拟电子电路基础.两位 ...
模拟电子技术实验指导书
前言本书是根据当前本科.大专.高职.高专等各类学校的电子技术教学和实验的需要,结合我公司生产的RTDZ系列电子技术实验装置的性能.指标编写而成,与我公司的产品配套使用,不做 ...
在线视频：模拟电子技术，电力电子技术
在线视频:模拟电子技术,电力电子技术模拟电子技术1.1.1电压源模拟电子技术1.1.2电流源模拟电子技术1.2.1电阻与电容模拟电子技术 1.2.2电感模拟电子技术 1.3阻抗与滤波器模拟 ...
[渝粤教育] 西华大学模拟电子技术基础参考资料
教育 -模拟电子技术基础-章节资料考试资料-西华大学[] 二极管作业二极管章节测试题 1.[单选题]二极管的重要特点之一为( ) A.单向导通性 B.不导电 C.导电性能强 D.导电性能一般参考资 ...
《模拟电子技术》期末复习笔记4——上交大郑益慧课件知识点整理
笔记整理自B站学习教程<模拟电子技术基础上交大郑益慧主讲> 绪论 1904年,世界上第一只真空电子二极管在英国物理学家弗莱明的手下诞生,电子技术的时代开始了.为了提高性能, 1906年 ...
模拟电子技术（1）课程教学大纲
模拟电子技术(1)课程教学大纲一.课程名称:模拟电子技术(1) 课程负责人:张玲 Analogy Electronics Techno ...
恒流源差分放大电路静态分析_模拟电子技术基础第15讲恒流源和差分放大电路.ppt...
<模拟电子技术基础第15讲恒流源和差分放大电路.ppt>由会员分享,可在线阅读,更多相关<模拟电子技术基础第15讲恒流源和差分放大电路.ppt(36页珍藏版)>请在人人文库网上 ...
模拟电子技术_清华大学华成英教授主讲之符号说明
模拟电子技术_清华大学华成英教授主讲之符号说明: 模拟电子技术_清华大学华成英教授主讲之符号说明

模拟电子技术之运算放大器