运算放大器基本原理的回顾
出处:xianqing 发布于:2008-11-10 16:44:14
运算放大器的一个简化的等效电路如图所示。输出电压eo等于被放大了A倍的两个输入端的差分电压。在正输入端(+)输入一个正向变化信号,在输出端得到一个正向变化信号。反之,加在负输人端(-)输入一个正向变化信号,在输出端得到一个负向变化信号。故正输入端被称为“同相”输入端,负输入端被称为“反相”输入端。假定讨论的是一个理想的放大器,其输入阻抗Ri为无限大,输出阻抗为0,电压增益Ao等于无限大。
图1 运算放大器等效电路图
负反馈电压从输出端加到反相输人端,若Ao等于无 限大,则差动输人电压为0,这称为“虚地效应”。这一特性适用于许多不同结构的运算放大器,并简化了电路的 分析。
对如图2所示的反相放大电路。假设放大器是 理想的,因有电阻R2所提供的负反馈通路,则差动输入 为0。这样,反相输人端等于地电位,故通过R1、R2.的电流为
图2 反相放大器
如果放大器的输入阻抗为无限大,没有电流流入反相端,则I1=I2,如果令式(10.8)和式(10.9)相等,则传递函数为
电路的放大倍数直接由两个电阻之比决定,与放大器本身无关,且放大器输人阻抗是R1,输出阻抗是0。
由于反相端的虚地效应,多个输入可以在反相输人端相加。图号相加,根据叠加原理,在放大器输出端得到
同相放大器可用图3所示的电路。由于放大器两输入端的电势差为0,所以的电压为Ein,R1与R2组成一个分压器,于是,
或者更流行的形式如下:
此处输入阻抗为无限大,输出阻抗为0。
如果将R1调到无限大,R2调到0,那么放大倍数变成1,这种情况对应于图4中的电压跟随器。
图3 同相放大器
图4 电压跟随器
运算放大器的应用决不只限于用作加法和放大。例如,在图中的R2用电容代替,那么这个电路便成了一个积分器。或者,用电容代替R1,便得到微分器。如果在反馈回路中引进非线性元件,则可得到非线性函数。
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