文档介绍：从虚断,虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大。为此本人特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”,希望各位看完后有所斩获。遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出 Vo=(1+Rf)Vi ,那是一个反向放大器,然后得出 Vo=-Rf*Vi ……最后学生往往得出这样一个印象: 记住公式就可以了! 如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了! 今天,教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大, 一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在 80 dB 以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10V~ 14V。因此运放的差模输入电压不足 1 mV ,两输入端近似等电位,相当于“短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位, 这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。由于运放的差模输入电阻也很大, 一般通用型运算放大器的输入电阻都在 1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足 1uA ,远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路, 且输入电阻越大, 两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路, 这一特性称为虚假开路, 简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。好了,让我们抓过两把“板斧”------ “虚短”和“虚断”,开始“庖丁解牛”了。 1 )反向放大器: 图1 图一运放的同向端接地=0V , 反向端和同向端虚短, 所以也是 0V, 反向输入端输入电阻很高, 虚断, 几乎没有电流注入和流出, 那么 R1和 R2 相当于是串联的, 流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的, 即流过 R1 的电流和流过 R2 的电流是相同的。流过 R1 的电流: I1= (Vi - V-)/R1 ……… a 流过 R2 的电流: I2= (V- - Vout)/R2 …… b V-= V+=0 ……………… c I1= I2 …………………… d 求解上面的初中代数方程得 Vout = (-R2/R1)*Vi 这就是传说中的反向放大器的输入输出关系式了。 2 )同向放大器: 图2 图二中 Vi与 V- 虚短,则 Vi= V- …… a 因为虚断,反向输入端没有电流输入输出,通过 R1和 R2 的电流相等,设此电流为 I ,由欧姆定律得: I= Vout/(R1+R2) …… b Vi 等于 R2 上的分压, 即: Vi= I*R2 …… c 由 abc 式得 Vout=Vi*(R1+R2)/R2 这就是传说中的同向放大器的公式了。 3 )加法器 1:图3 图三中,由虚短知: V-= V+=0 …… a 由虚断及基尔霍夫定律知,通过R2与R1 的电流之和等于通过R3 的电流,故(V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = (V- – Vout)/R3 …… b 代入 a 式, b 式变为 V1/R1 + V2/R2 = Vout/R3 如果取 R1=R2=R3 ,则上式变为- Vout=V1+V2 ,这就是传说中的加法器了。 4 )加法器 2:图4 请看图四。因为虚断, 运放同向端没有电流流过, 则流过 R1和 R2 的电流相等, 同理流过 R4和 R3 的电流也相等。故(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 …… a (Vout – V-)/R3 = V-/R4 …… b 由虚短知: V+= V- …… c 如果 R1=R2 , R3=R4 , 则由以上式子可以推导出 V+ = (V1 + V2)/2 V-= Vout/2 故 Vout = V1+ V2 也是一个加法器,呵呵! 5 )减法器图5 图五由虚断知, 通过 R1 的电流等于通过 R2 的电流, 同理通过 R4 的电流等于 R3 的电流,故有(V2 – V+)/R1 = V+/R2 …… a (V1 – V-)/