经典运放电路分析(经典)

从虚断到虚短分析的基本运输电路运算放大器构成的电路为五花八门，是眼花缭乱、模拟电路学习的要点。 分析其工作原理时，如果不抓住核心，往往头脑大。 因此，希望本人特别寻找天下运输线路的应用，来到“库丁解牛”，看过后再剪掉。看了所有模拟电子技术的书籍和课程，在介绍运算放大器电路时，首先只是给了电路定性。 例如，这是一个同向放大器，导出其输出和输入之间的关系，导出Vo=(1 Rf)Vi，导出了反向放大器，导出了VO=RF * VI最后，学生给出了只要记住公式就可以的印象。 稍微改变一下电路，他们就找不到北方了！今天，请告诉我你们不胜战斗的两招。 这两招，每个播放电路的教材都写着“虚短”和“虚断”，要把它神化，就需要深刻的基础。虚弱和虚弱的概念运算放大器的开路电压放大率一般为运算放大器的开路电压放大率在80 dB以上。 另一方面，释放的输出电压有限，一般为10 V14 V。 因此，运转的差动模式输入电压小于1 mV，两输入端相当于接近同电位的“短路”。 开环电压放大率越大，两输入端的电位越相等。所谓“虚短”，运算放大器处于线性状态时，能够将两输入视为同电位的特性称为“虚短”，简称为虚短。 很明显两个输入端不能真正短路。由于运算放大器的输入电阻大，一般通用运算放大器的输入电阻都在1m以上。 因此，流过运算放大器的输入端子的电流小于1uA，远小于输入端子外电路的电流。 因此，通常可以将运输的两个输入端视为开路，输入阻抗越大，两个输入端越接近开路。 所谓“虚断”，是指在分析运输处于线性状态时，能够将两输入视为等价开放的特性称为“虚断开放”，简称为虚断。 很明显两个输入端不能真正断开。分析运放电路的工作原理时，首先请大家暂时忘记什么是同方向放大、反方向放大、什么是加法器、减法器、什么是差动输入暂时忘记这些输入输出关系的公式这些东西只会妨碍你，让你陷入混乱。” 这是设计者必须考虑的。 我们理解的是理想的放大器(实际上在维护和大多数设计过程中，即使将实际的放大器分析为理想的放大器也没有问题)。现在，我们抓住“板斧”-“虚短”和“虚断”两把，开始了“库丁解牛”。1 )反向放大器：图1在图1中，由于同向端接地=0V，与反向端相同方向端短，所以0V，反向输入端的输入电阻高，断线，几乎没有电流的注入和流出，所以R1和R2相当于串联电路的各个组件中流动的电流相同，即R1中流动的电流和R2中流动的电流相同。流过R1的电流： I1=(Vi - V-)/R1 a流过R2的电流： I2=(V- - Vout)/R2 bV-=V =0 cI1=I2 d求解以上中学代数方程式的Vout=(-R2/R1)*Vi这就是传说中反相放大器的输入输出关系式。2 )同向放大器：图2图2中Vi和V-虚短时Vi=V- a因为虚断，反向输入侧没有电流输入输出，通过R1和R2的电流相等，如果将该电流设为I，则根据欧姆定律I=Vout/(R1 R2) bVi等于R2上的分压，即Vi=I*R2 c根据abc式，Vout=Vi*(R1 R2)/R2是传说性传输体的式子。3 )加法器1 :图3在图3中，虚短知： V-=V =0 a根据虚断和基尔霍夫定律，通过R2和R1的电流之和等于通过R3的电流，(v1- v-)/r1(v2- v-)/r2=(v -vout )/r 3b若代入a式，则b式成为V1/R1 V2/R2=Vout/R3，若R1=R2=R3，则上式成为-Vout=V1 V2，因此成为传统加法器.4 )加法器2 :图4请参阅图4。 由于缺陷，当在相同方向的端部没有电流流动时，在R1和R2中流动的电流变得相等，并且在R4和R3中流动的电流也变得相同。因此，(V1 - V )/R1=(V - V2)/R2 a(Vout - V-)/R3=V-/R4 b虚短知：如果v=v-cr1=r2、R3=R4，则从V =(V1 V2)/2 V-=Vout/2的公式可知，Vout=V1 V2也是加法器5 )减法器图5从图5的虚线可以看出，存在(v2- v )/r1=v/r2. a，因为穿过R1的电流等于穿过R2的电流，并且穿过R4的电流与穿过R3的电流相同(V1 - V-)/R4=(V- - Vout)/R3 b如果R1=R2，则V =V2/2 cR3=R4时，v-=(voutv1)/2、 d虚短知V =V- eVout=V2-V1是传说中的减法器。6 )积分电路：图6在图6电路中，如虚线所示，反输入端的电压与同方向端相等由虚断可知，通过R1的电流等于通过C1的电流。流过R1电流i=V1/R1流过C1的电流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt因此，Vout=(-1/(R1*C1)V1dt的输出电压与输入电压相对于时间的积分成比例，这是传说中的积分电路。在V1为恒定电压u的情况下，上式为Vout=-U*t/(R1*C1) t被转换为时间时，Vout的输出电压成为从0到负的电源电压随时间变化的直线。7 )微分电路：图7如图7中虚线所示，通过电容器C1和电阻R2电流相等从虚短可知，同向端子和反向端子电压相等。此时： Vout=-i * R2=-(R2*C1)dV1/dt这是微分电路。当V1是突然施加的直流电压时，输出Vout对应于与V1反方向的脉冲。8 )差动放大电路图8虚短知Vx=V1 aVy=V2 b从虚断可知，如果放电输入端没有电流流过，则R1、R2、R3可视为串联，每个电阻的电流相同，电流I=(Vx-Vy)/R2 c于是，VO1- VO2=I * (r1r2r3)=(VX-vy ) (r1r2r3)/r 2d从虚断开始，R6等于流过R7的电流，如果R6=R7，则为Vw=Vo2/2 e同样如果R4=R5，则由于Vout - Vu=Vu - Vo1，因此Vu=(Vout Vo1)/2 f由于虚弱，Vu=Vw g从efg中得到的Vout=Vo2 - Vo1 h根据dh，Vout=(Vy -Vx)(R1 R2 R3)/R2上式(R1 R2 R3)/R2是值，该值决定差值(Vy -Vx )的倍率。该电路是传说中的差动放大电路。9 )电流检测：图9分析许多人接触的电路。 许多控制器从各种测量器接收020mA或420mA的电流，电路将该电流转换为电压，然后将ADC转换为数字信号，图9是该典型电路。 当图4至420mA的电流流过样本100的电阻器R1时，在R1中产生0.4至2 v的电压差。 由于虚断，如果放电输入端没有电流流过，则R3和R5中流动的电流相等，R2和R4中流动的电流相等。 所以：(V2-Vy)/R3=Vy/R5 a(v1-vx)/r2=(vx-voutr4)/b虚短知： Vx=Vy c电流从020mA变化时，V1=V2 (0.42) d从cd式代入b式(v2(0.42)-vy )/r2=(vy-vout )/r 4e若R3=R2，R4=R5，则从e-a开始Vout=-(0.42)R4/R2 f在图9中R4/R2=22k/10k=2.2，f式Vout=-(0.884.4)V也就是说，将420mA的电流变换为-0.88 -4.4V的电压，该电压能够输送到ADC。注：将图9的电流相反，得到Vout= (0.884.4)V时10 )电压/电流转换检测：图10电流可以转换成电压，电压可以转换成电流。 图10是这样的电路。 上图中的负反馈不是通过电阻直接反馈，而是串联连接晶体管Q1的发射极结，因此请勿认为是比较器。 如果是放大电路，虚短虚断的规律还是合适的！从虚断可知，放电输入端没有电流流动(Vi - V1)/R2=(V1 - V4)/R6 a同样(V3 - V2)/R5=V2/R4 b虚短知V1=V2 c如果R2=R6、R4=R5，则根据abc方式成为V3-V4=Vi当在上面的表达式中描述的R7的两端的电压与输入电压Vi相等时，通过R7的电流I=Vi/R7，并且当施加RL100K时，通过Rl和R7的电流变得几乎相同。11 )传感器检测：图11复杂的东西来了，啊！ 图11是三线式PT100的放大器电路。 PT100传感器引出3条材质、线径、长度完全相同的线，连接方法如图所示。 2V的电压施加于由R14、R20、R15、Z1、PT100及其线电阻构成的桥接电路。 Z1、Z2、Z3、d1、D12、D83和每个电容在电路中充当滤波器和保护，在静态分析中可以忽略，Z1、Z2、Z3可以认为是短路，而d1、D12、D83和每个电容可以认为是开路。 由于电阻分压，v3=2* r20/(r 1420 )=200/1100=2/11a由虚短可知，U8B的第六、七足电压和第五足电压等于V4=V3 b由于缺点，如果在U8A的第二条腿中没有电流流动，则R18和R19中流动的电流相等。 (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 c从虚断开始，电流没有流过U8A的第三脚，V1=V7 d在桥接电路中与R15和Z1、PT100串联连接，PT100和线电阻被串联分配的电压经由电阻器R17施加到U8A的第三脚，v7=2* (rx2r0)/(r 15 rx2r0).由于虚拟短路，U8A的第3脚和第2脚的电压相等，V1=V2 f从abcdef到(V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2简化V5=(102.2*V7-100V3)/2.2即v5=204.4 (rx2r0)/(1000 rx2r0)200/11g上式输出电压V5是Rx的函数，观察线电阻的影响。 在Pt100最下端的线路电阻上产生的电