運(yùn)算放大器組成的電路五花八門，令人眼花瞭亂。工程師在分析它的工作原理時(shí)常抓不住核心，令人頭大。為此小編特地搜羅天下運(yùn)放電路之應(yīng)用，來(lái)個(gè)“庖丁解?！?，希望各位看完后有所收獲。 遍觀所有模擬電子技術(shù)的書籍和課程，在介紹運(yùn)算放大器電路的時(shí)候，無(wú)非是先給電路來(lái)個(gè)定性，比如這是一個(gè)同向放大器，然后去推導(dǎo)它的輸出與輸入的關(guān)系，然后得出Vo=(1 Rf)Vi，那是一個(gè)反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi。最后學(xué)生往往得出這樣一個(gè)印象：記住公式就可以了！如果我們將電路稍稍變換一下，他們就找不著北了！ 今天，教各位戰(zhàn)無(wú)不勝的兩招，這兩招在所有運(yùn)放電路的教材里都寫得明白，就是“虛短”和“虛斷”，不過(guò)要把它運(yùn)用得出神入化，就要有較深厚的功底了。 虛短和虛斷的概念 由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大，一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的，一般在10V～14V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。 “虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。 由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大，一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1uA，遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故通常可把運(yùn)放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。“虛斷”是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡(jiǎn)稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。 在分析運(yùn)放電路工作原理時(shí)，首先請(qǐng)各位暫時(shí)忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、減法器，什么差動(dòng)輸入……暫時(shí)忘掉那些輸入輸出關(guān)系的公式……這些東西只會(huì)干擾你，讓你更糊涂；也請(qǐng)各位暫時(shí)不要理會(huì)輸入偏置電流、共模抑制比、失調(diào)電壓等電路參數(shù)，這是設(shè)計(jì)者要考慮的事情。我們理解的就是理想放大器（其實(shí)在維修中和大多數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，把實(shí)際放大器當(dāng)做理想放大器來(lái)分析也不會(huì)有問(wèn)題）。 好了，讓我們抓過(guò)兩把“板斧”------“虛短”和“虛斷”，開始“庖丁解牛”了。 1、反向放大器 圖1，運(yùn)放的同向端接地=0V，反向端和同向端虛短，所以也是0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和R2相當(dāng)于是串聯(lián)的，流過(guò)一個(gè)串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過(guò)R1的電流和流過(guò)R2的電流是相同的。 流過(guò)R1的電流： I1=(Vi-V-)/R1……a 流過(guò)R2的電流： I2=(V--Vout)/R2……b V-=V =0……c I1=I2……d 求解上面的初中代數(shù)方程，得： Vout=(-R2/R1)*Vi 這就是傳說(shuō)中的反向放大器的輸入輸出關(guān)系式了。 2、同向放大器 圖2，Vi與V-虛短，則 Vi=V-……a 因?yàn)樘摂?，反向輸入端沒有電流輸入輸出，通過(guò)R1和R2的電流相等，設(shè)此電流為I，由歐姆定律得： I=Vout/(R1 R2)……b Vi等于R2上的分壓，即： Vi=I*R2……c 由abc式得： Vout=Vi*(R1 R2)/R2 這就是傳說(shuō)中的同向放大器的公式了。 3、加法器1 圖3，由虛短知： V-=V =0……a 由虛斷及基爾霍夫定律知，通過(guò)R2與R1的電流之和等于通過(guò)R3的電流，故： (V1–V-)/R1 (V2–V-)/R2=(V-–Vout)/R3……b 代入a式，b式變?yōu)? V1/R1 V2/R2=Vout/R3 如果取R1=R2=R3，則上式變?yōu)椋? -Vout=V1 V2 這就是傳說(shuō)中的加法器了。 4、加法器2 圖4，因?yàn)樘摂?，運(yùn)放同向端沒有電流流過(guò)，則流過(guò)R1和R2的電流相等，同理流過(guò)R4和R3的電流也相等。故： (V1–V )/R1=(V -V2)/R2……a (Vout–V-)/R3=V-/R4……b 由虛短知： V =V-……c 如果R1=R2，R3=R4，則由以上式子可以推導(dǎo)出： V =(V1 V2)/2V-=Vout/2