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必看:非常好的运算放大器基础

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  • 2025/6/13 15:55:03

在同相输入端IN+加一个固定电压V1,并取V1=1mV,设运放的A=10**6。这样,按照公式(1),运放的输出电压Vo应该为Vo=A*(V1–0)=1000000*1/1000=1000(V)显然,Vo到不了1000V,它上升不到VCC运放就饱和了,A也不再是1000000了,上面的计算完全不成立,输出电压停止在比VCC略小的数值上。这种是没有负反馈的情况,比较器就工作在这种情况,“虚短”在这里不存在,两个输入段之间的电压差是1mV。

如果我们加上负反馈电路,如图2所示,即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1=0,Vo=0,反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV,在V1调高这一瞬间,(VI+-VI-)=1mV,运放受到这样一个正输入电压,其输出电压马上上升。由于有负反馈,VI-=Vo*R1/(R1+Rf)也跟着上升,从而使得(VI+-VI-)变小,这一小,Vo上升就变慢。最后,当Vo上升到一个值,使得VI-=VI+=V1,即(VI+-VI-)=0,这时Vo就不动了,而运放的两个输入端就处于“虚短”状态。可以看出,“虚短”所以得以实现是由于有负反馈使VI-逼近VI+的缘故。所以“虚短”存在的条件是:

1)运放的开环增益A要足够大;

2)要有负反馈电路。明白了“虚短”得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短”作电路分析了。在

实际上,条件(1)对绝大多数运放都是成立的,关键要看工作区域。如果是书上的电路,通过计算判断;如果是实际电路,用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。与“虚短”相关的还有一种情况叫“虚地”,就是有一个输入端接地时的“虚短”,不是新情况。有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短”,我觉得这不准确,我认为这样说的潜思考是,在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的,输入信号太大时,深度负反馈的运放照样进入饱和。所以,应该以输出电压值判断最可靠。10.将输入信号直接加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地,为什么U_=U+=Ui≠0?不是虚地吗?问题补充:构成虚短要满足一定的条件。那构成虚地也要满足一定的条件?是什么?为什么? (1)在同相放大电路中,输出通过反馈的作用,使得U(+)自动的跟踪U(-),这样U(+)-U(-)就会接近于0。好像两端短路,所以称“虚短”。

(2)由于虚短现象和运放的输入电阻很高,因而流经运放两个输入端的电流很小,接近于0,这个现象叫“虚断”(虚断是虚短派生的,不要以为两者矛盾)

(3)虚地是在反相运放电路中的,(+)端接地,(-)接输入和反馈网络。由于虚短的存在,U(-)和U(+)[电位等于0]很接近,所以称(-)端虚假接地——“虚地”

(4)关于条件:虚短是同相放大电路闭环(简单说就是有反馈)

工作状态的重要特征,虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。注意理解虚短的条件(如“接近相等”),应该就ok。11.总觉得运算放大器这个模型有点蹊跷,首先就是“虚短”,因为“虚短”,当运算放大器接成同相放大器时,两输入端的电位是相同的,这时如果测量输入端的波形,将是同样的,这就好比是共模信号,其实,在两输入端上还是有微小的差模信号,只是一般仪器测不出来,可是,这样一来,由于“虚短”就人为(因为虚短是深度负反馈的结果,是人为的)的增大了两输入端的共模信号,这样就对运算放大器的性能构成挑战。为什么运算放大器要这么使用? (1)同相放大器的共模信号比反相放大器大得多对共模抑制比要求高。

(2)我对“同、反相两种放大器的共模信号抑制能力”的看法运放共模信号抑制比的优劣(db值)主要取决于运放内部(仅仅是内部)差动放大器的对称程度及增益。这很明显,没有任何运放提供其共模抑制比的同时,附加了外部电路的结构条件。对于单端输入,无论是同相还是反相,其等效共模值均是输入值的一半。但因同相放大的输入阻抗通常大于反相放大,其抗干扰的能力当然差些。

如前述,反相输入时,反相端电压几乎为零,所以差分对管集电极电压只有一管变化。同相输入时,反相端的电压和同相端电压相等,故共模电压和输入电压等值!也就是说所以

差分对管集电极电压除了有两管有同时朝不同方向变化的部分外还有朝同方向变化的量,这就是共模输出电压。它和其中某一管的电压是同相相加的。因此容易导致该管趋于饱和(或者截止),所幸共模电压的放大只是差模放大倍数的数万分之一。上面所述,并不说明该放大器的差模输入和共模输入的共模抑制抑制比不同!应该是同相输入会附加一个与输入量等值的共模信号!因此对于输入信号较大时要慎用同相放大模式。12为什么运放一般要反比例放大?反相输入法与同相输入法的重大区别是:

反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大),所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以,在反相端也存在“虚地”。有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。 而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。

所以,一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。13.有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出,而且输出还不小,所以经常用VCC/2作为参考电压。我这样说对不对?还有这应该是什么参数?还有选择运放应该注意哪些参数?

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在同相输入端IN+加一个固定电压V1,并取V1=1mV,设运放的A=10**6。这样,按照公式(1),运放的输出电压Vo应该为Vo=A*(V1–0)=1000000*1/1000=1000(V)显然,Vo到不了1000V,它上升不到VCC运放就饱和了,A也不再是1000000了,上面的计算完全不成立,输出电压停止在比VCC略小的数值上。这种是没有负反馈的情况,比较器就工作在这种情况,“虚短”在这里不存在,两个输入段之间的电压差是1mV。 如果我们加上负反馈电路,如图2所示,即将输出电压Vo的一部分反送到运放的反相输入端。初始时V1=0,Vo=0,反相输入端的电压也是0。然后我们同样将V1调为1mV,在V1调高这一瞬间,(VI+-VI-)=1mV,运放受到这样一个正输入电压,其输出电压马上上升。由于有负反馈,VI-=Vo*R1/(R1+Rf)也跟着上升,从而使得(VI+-

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