含運算放大器電路的分析
含運算放大器電路的分析 - 電子技術
【含理想運算放大器線性電路分析思路】利用理想運算放大器的虛短和虛斷特性,在運放工作於線性區的前提下,按以下步驟分析:
第一步:按照虛短特性,找出各結點對地電位。
第二步:按照虛斷特性,列寫結點分析方程(輸出結點除外)。
1、比例放大電路
【例5-3-2】 求圖5-3-1 所示運算放大器的輸出電壓。
解:根據虛短和虛斷的概念,,,圖中結點的KCL方程(即為結點分析方程)為
解得
輸入電壓信號加到運算放大器的同相輸入端與地之間,輸出電壓與同相位,故稱該電路為同相放大電路。
在圖5-3-1的同相放大電路中,令,則得如圖5-3-2所示的電路。由於輸出電壓就是,利用虛短特性,得到
結果表明,輸出電壓與輸入電壓是相同的,該電路稱為電壓跟隨器。雖然電壓跟隨器不改變輸入電壓,但是它的輸入電阻,故它在電路中常用做阻抗變換器或緩衝器。
【例5-3-3】 求圖5-3-3所示電路中運算放大器的`輸出電壓。
解 同相輸入端接地,由虛短特性可知
結合虛斷特性,對反相端輸入結點列寫KCL方程
解得
輸出電壓與輸入電壓反號,大小僅取決於與之比,因此該電路就有反相放大的作用,稱為反相放大器。
2、加法電路
【例5-3-4】 求圖5-3-4所示電路中,運算放大器的輸出電壓。
解:由虛短可知。結合虛斷特性對反相輸入端結點列寫KCL方程
解得
這是求和(加法)運算的表達式,式中負號是因反相輸入引起,若,則結果變為:。 圖5-3-4的輸出再接一級反相放大電路,則可消去負號,實現加法運算。該求和電路可以擴展到多個輸入電壓相加。
3、差分放大電路
圖5-3-5是用來實現兩個電壓,相減的求差電路,又稱為差分放大電路。從電路結構上看,它是反相輸入和同相輸入結合的放大電路。
【例5-3-5】 求圖5-3-5所示電路中運算放大器的輸出電壓。
解:利用虛斷,對兩個輸入結點列寫KCL方程
且
聯立上述三個方程,消去,得
結果表明:輸出電壓與兩輸入電壓之差成比例,即實現了差分放大功能,故這一電路稱為差分放大器。
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