① 運放工作在線性區的電路應如何連接才能保證電路穩定工作
運放工作在線性區的電路應加負反饋來減小輸出電壓連接才能保證電路穩定工作。運放的線性范圍非常小,開環使用,難實現輸出與輸入電壓的線性關系,作為放大器,運放不能開環使用,必須加負反饋來減小輸出電壓使其工作在線性區域。
② 運放電路分析
我將會用大約十篇文章把運放的最基本的知識介紹清楚,這是第一篇。
運放這個詞既熟悉又陌生,既簡單有不簡單,說它熟悉,是因為它的應用非常廣泛,經常聽說它,說它陌生,是因為運放內部的電路結構非常復雜,很難搞清楚。說它簡單,因為在設計運放電路時,可以避免晶體管電路的復雜參數計算,說它不簡單,因為很多時候運放並不理想,若按理想運放來設計電路,會導致結果錯誤。
1、什麼是運放
運放是運算放大器的簡稱。可以實現各種模擬電量的數學運算。但它不是用來做計算器上的加減乘除運算,而是在模擬信號處理過程中,可能需要將信號進行放大、加減乘除、積分、微分等操作。
①、運放的電路符號是:
pin 2、3為信號輸入、pin 4、7為電源輸入、pin 6為信號輸出。
②、輸入輸出關系:Uo = A * (Up-Un)
A為運放的放大倍數,這個數值非常非常大,近似為無窮大,Up與Un幾乎相等。Uo,Up,Un為正常的數值。這個表達式初看太奇怪了,但是它確實那麼的有用,大大簡化了電路的設計,後面會慢慢解釋。
③、最重要的性質:「虛短」和「虛斷」
虛短:因為上面表達式中Up與Un幾乎相等,所以pin 2、3近似短路,但不是真的短路,所以叫虛短。
虛斷:pin 2、3的輸入阻抗非常大,至少在1Mohm。所以可以認為Pin2、3上的輸入電流為零,所以叫虛斷。
2、反相比例運放電路
只要記住Uo = A * (Up-Un)和「虛短」、「虛斷」,理想運放的電路都能看懂。這里先不要糾結為什麼會是這樣,有機會後面會介紹。這里先介紹一個最簡單的運放電路:反相比例放大電路。
①、根據虛斷原理,運放輸入端的兩個管腳輸入電流為零,所以不管R4阻值是多少,都有Up=0;
②、根據虛短原理,Un=Up,所以Un也等於零。
③、根據基爾霍夫定理就可以求出:Uo=-Rf/R1 * Ui
④、理論上,R2和RL的阻值不會影響放大倍數,但是實際的運放需要設計R2=R1 || Rf,因為這樣一來,運放的同相端和反相端往外看的阻抗才一樣大。
⑤、從模擬結果可以看出反向比例放大器的輸出與輸入波形ui是精確的5倍的關系。
3、總結
理想運放如此簡單,我們根本不需要了解運放裡面的東西,不需要像三極體那樣考慮它到底工作在哪個區,不需要考慮密勒效應,輸入輸出阻抗等等,只需要用電阻分壓的方法就能得到想要的精確的放大倍數。用起來簡單,性能又好,這是運放廣泛應用的重要原因。
反相比例運放是我們認識運放的第一個例子。也是最簡單,最基礎的應用,後面會慢慢介紹其他的電路,以及實際運放的應用。