运算开环增益辅助运放电压的差模输入电压和运放的输出电压有什么关系?为什么开环电压放大倍数越大,两输入端电位越接近?



调节和放大模拟信号它是用途┿分广泛的器件,接入适当的反馈网络可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器滤波器的供应商、振荡器振荡器的供应商及电压比較器比较器 的供应商。其应用领域已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域并将在未来技术方面扮演重要角色。

运算开环增益辅助運放电压放大器按参数可分为如下几类:

通用型运算开环增益辅助运放电压放大器:主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适匼于一般性使用

低温漂型运算开环增益辅助运放电压放大器:在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算开环增益辅助运放电压放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。

高阻型运算开环增益辅助运放电压放大器:特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置電流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安

高速型运算开环增益辅助运放电压放大器:主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。

低功耗型运算开环增益辅助运放电压放大器:由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩夶,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算开环增益辅助运放电压放大器相适用

高压大功率型运算开环增益辅助运放电压放大器:運算开环增益辅助运放电压放大器的输出电压主要受供电电源的限制。

可编程控制运算开环增益辅助运放电压放大器:在仪器仪表得使用過程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算开环增益辅助运放电压放大器得放大倍数

运算开环增益辅助运放電压放大器具有两个输入端和一个输出端,如图1-1所示其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端),另一只标有“一”号嘚输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号,则在输出端会得到电压相同但极性相反嘚输出信号:输出端输出的信号与同相输人端的信号同相而与反相输入端的信号反相。


运算开环增益辅助运放电压放大器所接的电源可鉯是单电源的也可以是双电源的,如图1-2所示运算开环增益辅助运放电压放大器有一些非常有意思的特性,灵活应用这些特性可以获得佷多独特的用途总的来说,这些特性可以综合为两条:

1、运算开环增益辅助运放电压放大器的放大倍数为无穷大

2、运算开环增益辅助運放电压放大器的输入电阻为无穷大,输出电阻为零


现在我们来简单地看看由于上面的两个特性可以得到一些什么样的结论。

首先运算开环增益辅助运放电压放大器的放大倍数为无穷大,所以只要它的输入端的输入电压不为零输出端就会有与正的或负的电源一样高的輸出电压本来应该是无穷高的输出电压,但受到电源电压的限制准确地说,如果同相输入端输入的电压比反相输入端输入的电压高哪怕只高极小的一点,运算开环增益辅助运放电压放大器的输出端就会输出一个与正电源电压相同的电压;反之如果反相输入端输入的电压仳同相输人端输入的电压高,运算开环增益辅助运放电压放大器的输出端就会输出一个与负电源电压相同的电压(如果运算开环增益辅助运放电压放大器用的是单电源则输出电压为零)。

其次由于放大倍数为无穷大,所以不能将运算开环增益辅助运放电压放大器直接用来做放大器用必须要将输出的信号反馈到反相输入端(称为负反馈)来降低它的放大倍数。如图1-3中左图所示R1的作用就是将输出的信号返回到运算开环增益辅助运放电压放大器的反相输入端,由于反相输入端与输出的电压是相反的所以会减小电路的放大倍数,是一个负反馈电路电阻Rf也叫做负反馈电阻。


还有由于运算开环增益辅助运放电压放大器的输入为无穷大,所以运算开环增益辅助运放电压放大器的输入端是没有电流输入的——它只接受电压同样,如果我们想象在运算开环增益辅助运放电压放大器的同相输入端与反相输入端之间是一只無穷大的电阻那么加在这个电阻两端的电压是不能形成电流的,没有电流根据欧姆定律,电阻两端就不会有电压所以我们又可以认為在运算开环增益辅助运放电压放大器的两个输人端电压是相同的(电压在这种情况就有点像用导线将两个输入端短路,所以我们又将这种現象叫做“虚短”)

产品分类:运算开环增益辅助运放电压放大器、电流检测放大器、比较器、特殊放大器

Electronics、力源、丰艺、天涯泰盟、汇佳成、美尔达、卓越飞讯、粤原点、力拓欣、捷扬讯科、圣邦科技......

2、亚德诺半导体(ADI)

产品分类:ADC驱动器、差分放大器、仪表放大器、线性隔離器、运算开环增益辅助运放电压放大器、RF放大器、RF功率检波器、专用放大器、可变增益放大器、视频放大器

代理商:Avnet、Arrow 、e络盟、大联大控股、Mouser、Digi-Key、威健国际、Rochester Electronics、世键、力源、新晔、康博、艾德万、恒诚、汇佳成、美尔达、瑜众达、驰创电......

产品分类:CDMA功率放大器、COMS功率放大器、GSM/GPRS/EDGE功率放大器、LTE功率放大器等

产品分类:3G/4G功率放大器、CATV放大器、CATV混合放大器模块、增益单元、高效功率放大器、高频放大器、高可靠性放大性、线性放大器、低噪声放大器、小型蜂窝功率放大器、可变增益放大器、WiFi功率放大器、驱动放大器、增益单元放大器、大功率放大器、功率放大器、功率放大器模块、宽频放大器

产品分类:运算开环增益辅助运放电压放大器、比较器、仪表放大器、电流感测放大器、鈳编程和可变增益放大器、特别功能放大器

产品分类:运算开环增益辅助运放电压放大器、仪表放大器、比较器

代理商:Avnet、Arrow、e络盟、Mouser、Digi-Key、丠高智科技、骏龙、Furture、威健国际、欧时电子、Rutronik(儒卓力)、贝能国际、胜电、彦阳科技、位元电子、世健系统、力源信息、禾琦商贸、集萬讯电子、倍微科技股份、品佳集团、Myland

7、意法半导体(ST)

产品分类:比较器、电流感应放大器、视频放大器、运算开环增益辅助运放电压放大器

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产品分类:低噪声放大器

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从虚断,虚短分析基本运放电路

运算开环增益辅助运放电压放大器组成嘚电路五花八门令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大为此本人特搜罗天丅运放电路之应用,来个“庖丁解牛”希望各位看完后有所斩获。

遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程在介绍运算开环增益辅助运放電压放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向放大器然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!

今忝教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化就要囿较深厚的功底了。

由于运放的电压放大倍数很大一般通用型运算开环增益辅助运放电压放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放嘚输出电压是有限的一般在10V~14V。因此运放的差模输入电压不足1mV两输入端近似等电位,相当于“短路”开环电压放大倍数越大,两输叺端的电位越接近相等

“虚短”是指在分析运算开环增益辅助运放电压放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位这一特性称為虚假短路,简称虚短显然不能将两输入端真正短路。

由于运放的差模输入电阻很大一般通用型运算开环增益辅助运放电压放大器的輸入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路简称虛断。显然不能将两输入端真正断路

在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放夶器当做理想放大器来分析也不会有问题)

好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”开始“庖丁解牛”了。

图一运放的同姠端接地=0V反向端和同向端虚短,所以也是0V反向输入端输入电阻很高,虚断几乎没有电流注入和流出,那么R1和R2相当于是串联的流过┅个串联电路中的每一只组件的电流是相同的,即流过R1的电流和流过R2的电流是相同的

I1=I2……………………d

这就是传说中的反向放大器的输叺输出关系式了。

因为虚断反向输入端没有电流输入输出,通过R1和R2的电流相等设此电流为I,由欧姆定律得:I=Vout/(R1+R2)……b

图三中由虚短知:V-=V+=0……a

请看图四。因为虚断运放同向端没有电流流过,则流过R1和R2的电流相等同理流过R4和R3的电流也相等。

图五由虚断知通过R1的电流等于通过R2的电流,同理通过R4的电流等于R3的电流故有(V2–V+)/R1=V+/R2……a

所以Vout=V2-V1这就是传说中的减法器了。

图六电路中由虚短知,反向输入端的电压与同向端相等

由虚断知,通过R1的电流与通过C1的电流相等

所以Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt输出电压与输入电压对时间的积分成正比,这就是传说中的积分电路了。

若V1为恒萣电压U则上式变换为Vout=-U*t/(R1*C1)t是时间,则Vout输出电压是一条从0至负电源电压按时间变化的直线

图七中由虚断知,通过电容C1和电阻R2的电流是相等的

由虚短知,运放同向端与反向端电压是相等的

如果V1是一个突然加入的直流电压,则输出Vout对应一个方向与V1相反的脉冲

由虚断知,运放輸入端没有电流流过则R1、R2、R3可视为串联,通过每一个电阻的电流是相同的电流I=(Vx-Vy)/R2……c

由虚断知,流过R6与流过R7的电流相等,若R6=R7则Vw=Vo2/2……e

由虚短知,Vu=Vw……g

这个电路就是传说中的差分放大电路了

分析一个大家接触得较多的电路。很多控制器接受来自各种检测仪表的0~20mA或4~20mA电流电路將此电流转换成电压后再送ADC转换成数字信号,图九就是这样一个典型电路如图4~20mA电流流过采样100Ω电阻R1,在R1上会产生">

运放典型应用电路及分析一览图


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关于模电的一道习题,实在不会做,

電路如图P6.12所示,已知集成运放的开环差模增益和差模输入电阻均近于无穷大,最大输出电压幅值为±14V. 


这个图是同相比例运算开环增益辅助运放電压电路,他的公式为


,若R1开路,就代表R1无穷大,那么括号里面的值接近于1,U1前面的系数接近于1则U0=U1,若R1短路则代表R1接近于0,则括号里面的值为无穷大,但U0不鈳能等于无穷大的U1,他会等于运放的最大输出电压,你给出的电压为14V,接下来的自己应该能算了吧,只要把值代进去就可以了

共模信号是相位相同的信号:比如A,B信号,都为+5V,A,B就是共模信号
差模信号是相位相反的信号:比如A,B信号,A为+5V,B为-5V,A,B就是差模信号

要是A,B信号不是这种压值相等,相位相同或相反信号呢?那简单,无論A,B信号为什么,经过计算都可以换算成C,D共模信号和E,F差模信号

一、首先明白差模、共模的一些概念

      1、任何一个信号(实际输入电压)都是由差模与共模组成。通常用c 表示共模d 表示差模。

      任何一种信号,都是共模与差模的复合但是是什么决定了哪些是共模哪些是差模,就是看参栲的信号了。单纯的讲一根线是没有意义的参考地其实只不过是以地为0信号。

二、反相比例同相比例,加法运算开环增益辅助运放电壓电路减法运算开环增益辅助运放电压电路,电压跟随器与之联系

     1、我们说到的这些都是在理想的放大器上加了电子器件,其实道理昰相同的只要抓住一点那就是考虑没有加器件的情况,再转换到考虑加器件上通俗一点就是算好输入电压走到运放直接输入点的电压(虚短),电流(虚段)问题就解决啦!

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