电路自学1-运算放大器的电路模型+比例电路的分析+电路分析

电路自学1->运算放大器的电路模型+比例电路的分析+电路分析

运算放大器的模型

A.缺点： 频带很窄、线性范围很小（只有对于很小的信号才能进行放大）

B.运算放大器电路图与符号如下↓：

注：运放电路符号省略电源端，但不代表其没有偏置电路；如果有的运放符号中省略的地，则所有端子的电位依旧是相对地而言的）

C.运算放大器的转移特性曲线与分析↓

a.运放转移特性曲线

b.线性工作区：|Ud|<ε，U0 = AUd（可以按照比例进行信号的放大，相当于三级管处于放大区）

c.正向（反向饱和区）|Ud|>ε，U0 = Usat（Usat一定会小于直流偏置电压，相当于三级管处于饱和区，场效应管处于恒流区）

注：一般情况下，ε很小，只有零点几mV

D.运算放大器的电路模型

a.运放的电路模型与直接耦合三级管放大电路的直流通路对比（相似性）+运放导向输入端与非导向输入端为0时的输出电压↓

E理想运算放大器（最最简单的模型->多重buf加成的开挂模型）

**a.A->∞：U0为有限值的时候，Ud=0（虚短路，相当于短路了，但是不是真的短路，如果短路就不工作了）

**b.Ri（输入电阻）->∞：根据VCR方程，i+=i-=0（虚断路，相当于短路了，但也不是真正的断路，如果断路了也没办法正常工作了）

c.Ro->0： （一般电路中输入电阻时MΩ级别的，而输出电阻时100Ω级别的）

注：运算放大器必须处于线性放大区时才能进行上述的理想等效

比例电路的分析

A.倒向比例器**（由于运放开环工作极其不稳定，外部一个干扰，很可能就饱和了，因而此电路通过外接元件使其工作在闭环的状态之中）**

a.倒向比例器示意图↓

b.结点电压法分析倒向比例器（求Uo）

c.理想电路分析法（求Uo）

注：①即使使用了倒向比例器，Ui依旧有大小限制，可以利用Uo<Usat来反推Ui的范围限制

②将输出端与反相输入端连接（实现负反馈调节）

含有理想放大器的电路分析

A.分析方法：虚短路（倒向输入端和非倒向输入端的输入电压相等）+虚断路（倒向输入端和非倒向输入端的电流为0）+结点电压法

B.典型电路分析

a.加法器

b. 同相比例器

c.电压跟随器（由正相比例器产生）

①电压跟随器的分析（作用：隔绝两级电路之间的影响）

②电压跟随器的实际应用

d.减法器

C.原理的归纳与猜想

a.正相与倒相：

①倒相比例器一定是从倒相输入端输入信号，正向接地，使得输入回路与输出回路的电流要相等（大小和方向），因而两者之间会差一个符号，即倒相

②正相比例器一定是从非倒相输入端输入信号，该信号同时为倒相输入提供电位差（由虚短路的理想模型），因而倒相输入端电阻与输出电压进入了同一个网孔，需要两者电压的方向相同，因而两者符号相同，即同相

b.加法与减法：

①加法器同时在一个端口（一般是倒相输入端）输入多个信号

②减法器则是分别在倒相输入端和非倒相输入端输入信号，非倒向输入端作为被减数，而倒相输入端则称为减数

D.例题实战：

a.例1：多个运放的组合电路

b.例2：设计含运放的电路以实现目标（非常漂亮的题目！）