2022-10-18運(yùn)放基礎(chǔ)講解
1、集成運(yùn)放的內(nèi)部組成單元
??? 在了解運(yùn)放之前，需要對集成運(yùn)放的內(nèi)部單元作一個簡單的講解。集成電路運(yùn)算放大器
種類很多，功能也多，電路也不一致，但是其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖基本上是一致的。由三部分組成：輸入級，中間級，輸出級。輸入級由差分放大電路組成，利用他的電路對稱性可提高整個電路的性能。中間電壓放大級的主要作用是提高電壓增益，它可以由一級或多級放大電路組成；輸出級的電壓增益為1，但能為負(fù)責(zé)提供一定的功率，電路由兩個電源V+和V-供電。整個電路設(shè)計成兩個輸入端P和N，一個輸出端O。三端的電壓分別用Vp，Vn，和Vo表示，P、N兩端分別稱為同相輸入端和反相輸入端，意即當(dāng)P端加入電壓信號Vp（Vn = 0）時，在輸出端得到的電壓Vo與Vp同相；當(dāng)在N端加入電壓信號Vn(Vp = 0)時，在輸出端得到的輸出電壓Vo與Vp反相。一個世紀(jì)的集成運(yùn)放，P、N與O端的電壓信號的之間的關(guān)系是確定的。
?? 輸出電壓Vo與差分放大輸入級的兩個輸入端的關(guān)系：????? ?
Vo = Av（Vp - Vn）
2、運(yùn)算放大器的電路模型
3、基本線性運(yùn)放電路
3.1同相放大電路
1、基本放大電路及負(fù)反饋
?如下圖所示，輸入信號Vi（=Vp）加到運(yùn)放的同相輸入端之間，從這里引入負(fù)反饋
基本概念來分析電路。
Vp（Vi） 變大
由Vo = AV（Vp-Vn）有 Vo變大
通過反饋電路R2和R1，Vo為正，則反饋電壓Vn亦為正，則凈輸入
Vid =Vi-Vf=Vp-Vn比無反饋時減少了，即Vn抵消了Vi的一部分，使放大電路的
輸出電壓減小了，即Vn抵消了Vi的一部分，使放大電路的輸出電壓Vo減小了，
放大電路的電壓增益Av =Vo/Vi 也減小了，因而這時引入的反饋是負(fù)反饋。
?????????? 圖3.3.1 同相放大電路
根據(jù)求輸出電阻的方法，將信號源Vi置0，則運(yùn)放內(nèi)的受控電壓源也為零。同時因?yàn)槔硐脒\(yùn)放的輸出電阻 = 0，盡管輸出端還有其他并聯(lián)支路。但從輸出端口看進(jìn)去的輸出電阻Ro =
????????? 故有? Ro—>0
3、電壓跟隨器
????? 將同相放大器中，R1 = ∞，R2 = 0，則得Vi = Vp =Vn
?????????????? Av =
?????????? 圖3.3.2? 電壓跟隨器
3.3 反相放大電路
1、基本電路
???? ?
????????????????? 圖3.3.3? 反相放大電路
??? 輸入電壓Vi通過R1作用于運(yùn)放的反相端，由虛短的概念可知，Vn= Vp =0,因此反相輸入端的電位接近于地電位，故稱虛地，如圖2.3.3所示。
??? 虛地的存在是反相放大電路在閉環(huán)工作狀態(tài)下的重要特征
2、重要特征
1）閉環(huán)電壓增益
Av = Vo/Vi = -R2/R1
2）輸入輸出電阻電阻
???????? Ri = Vi/= R1
??? 同同相放大電路類似，Ro –>0.
?
由上面可知，輸入電阻是反相放大電路的一個小小缺點(diǎn)，當(dāng)需要高輸入電阻時，就需要想其他辦法了。可以使用T型網(wǎng)絡(luò)反相輸入放大電路來提高輸入電阻，同時使系統(tǒng)保持穩(wěn)定，同時可以高增益。
?
3.3 同相輸入和反相輸入放大電路的其它應(yīng)用
3.2.1 求差電路
如圖3.3.4所示電路是用來實(shí)現(xiàn)兩個電壓Vi1、Vi2相減的求差電路，又稱差分放大電路。從電路的結(jié)構(gòu)來看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。
? 根據(jù)虛短和虛斷的概念，對節(jié)點(diǎn)n和p的電流方程然后推導(dǎo)得：
?????? ?
? 在上式中，如果選取阻值滿足R4/R1 =R3/R2 的關(guān)系，輸出電壓可簡化為
??????? ?
比例系數(shù)為
???? ?
??????????????????? 圖3.3.4 差分放大電路
1）? 輸入電阻Ri
輸入電阻Ri是從輸入端看進(jìn)去的電阻，當(dāng)電路中R1 = R2 =R3 =R4時，利用虛短
?????????????????
? 2) 輸出電阻 Ro
