零基础学模拟电路–1.认识运算放大器

写在前面：

本人也是一名学生，现在在宿舍里没事，突发奇想有了写文章的打算。我想把自己在实验室里学习的知识记录下来，一方面是防止自己之后忘记、同时温故而知新，另一方面是希望能够帮助需要的同学。
我这里的模拟电路主要是指以运算放大器构成的电路。
本人水平不高，能力有限，希望大家能指出文章中出现的错误。

仿真软件

在学习之前，大家需要安装一个仿真软件：multisim。我当时学模拟电路基本上只用了这一个仿真软件。
下载链接：Multisim14.0的详细安装步骤CSDN博客_multisim安装教程
之前没用过这个仿真的同学也不用着急学习软件的使用，我会一步一步带着你们做的。

什么是运算放大器

运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，其输入级是差分放大电路，具有高输入电阻和抑制零点漂移能力；中间级主要进行电压放大，具有高电压放大倍数，一般由共射极放大电路构成；输出极与负载相连，具有带载能力强、低输出电阻特点。运算放大器的应用非常广泛。----百度百科

零基础学习的同学，不需要理解这么专业的句子。简单概括来说，运算放大器就是一个器件，如下图，它有两个输入端：IN+,IN-; 一个输出端：OUT 。VCC和VEE是外部电源，给运放供电。

而运算放大器的作用顾名思义就是一个放大器。它能把两个输入信号的差值放大无穷大（实际上放大约几万倍）。

所以有表达式: Vout=A∗(IN+−IN−)V_{out}=A*(IN^+-IN_-)Vout=A∗(IN+−IN−) ，A=∞

仿真验证

想要验证这一表达式的同学，现在就可以打开multisim仿真一下。

下面，我一步一步详细演示一下仿真步骤

1.点击软件左上角左起第五个按钮，放置模拟。

2.点击OPAMP，选择一款运算放大器。（我习惯用NE5532，因为这个运放便宜，性价比高）
3.然后给运放供电。点击放置源，然后点击POWER_SOURCES（电源），选择VCC和VEE，分别接在运放的正负供电端。

4.加入输入信号。点击右测第二个放置函数发生器。

如图所示（三个杠是接地），这个电路图的IN-接地，即为0V。

5.接入示波器，观察输出端的信号。

6.最终电路图

点击上方的小三角，运行电路。

双击示波器，你可能会发现看不到信号，别急。你双击函数发生器，改一下信号的频率和周期。

我改成1KHZ，10mVp。这时再次运行电路，观察示波器，调整到合适的量程。

此刻量程表示，横坐标一大格时间为500us，纵坐标一大格电压为50V。

可以看出，振幅为10mVp的信号，经过运放后放大到了约200Vpp.放大倍数约为200V/（20mV-0V)=10000

Vout=A∗(IN+−IN−)V_{out}=A*(IN^+-IN_-)Vout=A∗(IN+−IN−) ，A=∞

(Vp为峰值，是信号幅度最大值减最小值的一半；Vpp为峰峰值，是信号幅度最大值减最小值)

注意

有的运放会出现下面这种情况

例如这个LM2904运放，同样的输入信号，输出却在不到5V时截断了。这其实是正常现象，也可以说这才是实际的输出波形。因为运放的供电是+5V和-5V，根据能量守恒，输出也必须在这个范围。至于为什么上面的信号会有几百幅，只能说，仿真软件的问题，不必纠结。

总结一下，这一节就讲了一个运放输入与输出的关系：Vout=A∗(IN+−IN−)V_{out}=A*(IN^+-IN_-)Vout=A∗(IN+−IN−)，A=∞。这个是很重要的一定不能忘记。

大家在下面也可以根据这节演示的仿真，再随意变一下输入信号，观察输出信号，巩固一下这个式子。

-------持之以恒，水滴石穿！-------