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。