運(yùn)算放大器的基本概念和常見電路

一、基本概念

運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱運(yùn)放，是一種模擬電路實(shí)現(xiàn)的集成電路，可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行很高倍數(shù)的放大。 一般有正相輸入端、反相輸入端、輸出端口、正電源、負(fù)電源等接口。

運(yùn)放可工作在飽和區(qū)、放大區(qū)，其中放大區(qū)極其陡峭，因?yàn)檫\(yùn)放的放大倍數(shù)非常大，可能數(shù)萬倍以上。 實(shí)際運(yùn)用中會(huì)引入負(fù)反饋。

1. 一些端口介紹

正相輸入端 Vp

反相輸入端 Vn

Vcc 正電源

Vee 負(fù)電源

Vout 輸出端口

2. 虛短的概念

當(dāng)引入深度負(fù)反饋時(shí)，在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒有短接，所以稱為“虛短”。

3. 虛斷

在理想情況下，輸入斷電阻極大，流入運(yùn)放的電流近仿為零，可以近似看為斷路狀態(tài)。

二、常見電路

1. 比較器

運(yùn)算放大器比較簡(jiǎn)單的應(yīng)用就是比較器。

當(dāng)正相輸入端電壓高于反相輸入端電壓時(shí)，輸出正電源電壓;

當(dāng)反相輸入端電壓高于正相輸入端電壓時(shí)，輸出負(fù)電源電壓。

實(shí)際情況中輸出電壓達(dá)不到電源最大值，會(huì)略低一點(diǎn)。

(1)實(shí)驗(yàn)電路

(2)仿真輸出波形

上圖中很陡峭的那個(gè)區(qū)域，是運(yùn)放工作在放大區(qū)的區(qū)域 。

2. 反相放大器

引入負(fù)反饋后，運(yùn)放可以工作在放大區(qū)。

(1)電路原理圖

(2)電路分析

從虛斷特性推導(dǎo)出 Ip = In =0

由 Ip =0推導(dǎo)出 R2 上沒有電壓 => Up =0

由于負(fù)反饋電路，存在虛短特性，=> Un = Up =0

可推導(dǎo)出

進(jìn)一步推導(dǎo)出

即輸出和輸入是反相放大關(guān)系。

(3)仿真結(jié)果

3. 反向求和電路

(1)原理圖

(2)計(jì)算公式

(3)仿真結(jié)果

代入上面公式，可得峰值電壓 -3V~+3V，示波器顯示如下：

加法器的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景是混音器，多種音頻信號(hào)通過加法器連接在一起，經(jīng)過放大后輸出 。

4. 同相比例放大電路

(1)電路

這里 R1=R2=R

(2)公式

(3)仿真

更多運(yùn)放電路以后再慢慢學(xué)習(xí)，這里先列上面幾個(gè)作為入門學(xué)習(xí)。