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运算放大器的基础知识

2017-4-19 17:52| 投稿: caiflyer |来自: 互联网

摘要: 由于一般运放电路均为深度负反馈电路,所以我们先来看负反馈电路。以下为负反馈电路的基本框图:箭头表示传输方向,由输入端到输出端称为正向传输,由输出端到输入端称为反向传输。在实际电路中,输出信号Xo经由基本 ...

由于一般运放电路均为深度负反馈电路,所以我们先来看负反馈电路。

以下为负反馈电路的基本框图:箭头表示传输方向,由输入端到输出端称为正向传输,由输出端到输入端称为反向传输。

在实际电路中,输出信号Xo经由基本放大电的内部反馈产生的反向传输作用很微弱,可以略去。所以可以认为基本放大电路只将净输入信号Xid正向传输到输出端。同样在实际的反馈电路中,输入信号Xi通过反馈网络产生的正向传输作用也很微弱,也可以略去,这样可以认为反馈网络只将输出信号Xo反向传输到输入端。

由上图可得,基本放大电路的放大倍数(也称开环增益)为:

反馈网络的反馈系数为:

反馈放大电路的放大倍数(也称闭环增益)用Af表示,为:

Xi,Xf,Xid三者之间的关系为:

由上列关系可得:

式中1+AF称为反馈深度,AF称为环路放大倍数(也称环路增益),并可以得出:

由式也可以知道,负反馈的反馈深度1+AF>1,当1+AF>>1是,这时称为深度负反馈。此时有如下物性:

在深度负反馈电路中,闭环放大倍数由反馈网络决定;反馈信号Xf近似等于输入信号Xi;净输入信号Xid近似为0。这是深度负反馈的重要特点。

下面为运放电路,信号由UI输入,RF和R1为反馈网,反馈信号取自R1两端,由上面的特性,可知:i1≈if,所以 i-≈0,由于运放的开环放大倍数很大,我们假设A=106倍,UO=(U+ - U-)×A,U+ - U-=UO/A,由于UO/A非常小,所以U+ - U-≈0,也即U+≈U-。

由于运放两输入端的输入电阻一样,并且U+≈U-,所以i-≈i+≈0,因为i+≈0,所在R2两端的电压约为0,也就是Ui≈U+.

这样就得了一系结论:U+≈U-≈Ui;i1≈if;i+≈i-;

根据深度负反馈电路的上述特点,可得:

(1)端点于U+≈U-≈Ui,即输入端与反馈端电位近似相等,也就是两输入端似乎短路,但却没有真正的短路,称为“虚短”

(2)由于i+≈i-≈0,即两输入端的电流近似为0,也就是两输入端似乎开路,但却没有真正的开路,称为“虚断”。

由运放可以组成:同相比例放大,反向比例放大,加法运算,减法运算,微分,积分,恒压,恒流等电路,都围绕这两条结论展开。

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