當(dāng)前位置:首頁 > 電源 > 功率器件
[導(dǎo)讀]運(yùn)算放大器組成的電路五花八門,令人眼花了亂,是模擬電路中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。在分析它的工作原理時倘沒有抓住核心,往往令人頭大。為此本人特搜羅天下運(yùn)放電路之應(yīng)用,來個&ldq

運(yùn)算放大器組成的電路五花八門,令人眼花了亂,是模擬電路中學(xué)習(xí)的重點(diǎn)。在分析它的工作原理時倘沒有抓住核心,往往令人頭大。為此本人特搜羅天下運(yùn)放電路之應(yīng)用,來個“庖丁解牛”,希望各位從事電路板維修的同行,看完后有所收獲。

遍觀所有模擬電子技術(shù)的書籍和課程,在介紹運(yùn)算放大器電路的時候,無非是先給電路來個定性,比如這是一個同向放大器,然后去推導(dǎo)它的輸出與輸入的關(guān)系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一個反向放大器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最后學(xué)生往往得出這樣一個印象:記住公式就可以了!如果我們將電路稍稍 變換一下,他們就找不著北了!偶曾經(jīng)面試過至少100個以上的大專以上學(xué)歷的電子專業(yè)應(yīng)聘者,結(jié)果能將我給出的運(yùn)算放大器電路分析得一點(diǎn)不錯的沒有超過10個人!其它專業(yè)畢業(yè)的更是可想而知了。

今天,芯片級維修教各位戰(zhàn)無不勝的兩招,這兩招在所有運(yùn)放電路的教材里都寫得明白,就是“虛短”和“虛斷”,不過要把它運(yùn)用得出神入化,就要有較深厚的功底了。

虛短和虛斷的概念

由于運(yùn)放的電壓放大倍數(shù)很大,一般通用型運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)都在80 dB以上。而運(yùn)放的輸出電壓是有限的,一般在 10 V~14 V。因此運(yùn)放的差模輸入電壓不足1 mV,兩輸入端近似等電位,相當(dāng)于 “短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大,兩輸入端的電位越接近相等。

“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時,可把兩輸入端視為等電位,這一特性稱為虛假短路,簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。

由于運(yùn)放的差模輸入電阻很大,一般通用型運(yùn)算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運(yùn)放輸入端的電流往往不足1uA,遠(yuǎn)小于輸入端外電路的電流。故 通??砂堰\(yùn)放的兩輸入端視為開路,且輸入電阻越大,兩輸入端越接近開路。“虛斷”是指在分析運(yùn)放處于線性狀態(tài)時,可以把兩輸入端視為等效開路,這一特性 稱為虛假開路,簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

在分析運(yùn)放電路工作原理時,首先請各位暫時忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、減法器,什么差動輸入……暫時忘掉那些輸入輸出關(guān)系的公式……這些東東只會干擾你,讓你更糊涂﹔也請各位暫時不要理會輸入偏置電流、共模抑制比、失調(diào)電壓等電路參數(shù),這是設(shè)計(jì)者要考慮的事情。我們理解的就是理想放大器(其實(shí)在維修中和大多數(shù)設(shè)計(jì)過程中,把實(shí)際放大器當(dāng)做理想放大器來分析也不會有問題)。

好了,讓我們抓過兩把“板斧”------“虛短”和“虛斷”,開始“庖丁解牛”了。

 

 

圖一運(yùn)放的同向端接地=0V,反向端和同向端虛短,所以也是0V,反向輸入端輸入電阻很高,虛斷,幾乎沒有電流注入和流出,那么R1和R2相當(dāng)于是串聯(lián)的,流過一個串聯(lián)電路中的每一只組件的電流是相同的,即流過R1的電流和流過R2的電流是相同的。

流過R1的電流I1 = (Vi - V-)/R1 ……a

流過R2的電流I2 = (V- - Vout)/R2 ……b

V- = V+ = 0 ……c

I1 = I2 ……d

求解上面的初中代數(shù)方程得Vout = (-R2/R1)*Vi

這就是傳說中的反向放大器的輸入輸出關(guān)系式了。

 

 

圖二中Vi與V-虛短,則

Vi = V- ……a

因?yàn)樘摂啵聪蜉斎攵藳]有電流輸入輸出,通過R1和R2 的電流相等,設(shè)此電流為I,由歐姆定律得: I = Vout/(R1+R2) ……b

Vi等于R2上的分壓,

即:Vi = I*R2 ……c

由abc式得Vout=Vi*(R1+R2)/R2

這就是傳說中的同向放大器的公式了。

 

 

圖三中,由虛短知: V- = V+ = 0 ……a

由虛斷及基爾霍夫定律知,通過R2與R1的電流之和等于通過R3的電流,

故 (V1 – V-)/R1 + (V2 – V-)/R2 = ( V-–Vout )/R3 ……b

代入a式,b式變?yōu)閂1/R1 + V2/R2 = -Vout/R3

如果取R1=R2=R3,則上式變?yōu)?Vout=V1+V2,這就是傳說中的加法器了。

 

 

請看圖四。因?yàn)樘摂?,運(yùn)放同向端沒有電流流過,則流過R1和R2的電流相等,同理流過R4和R3的電流也相等。故

(V1 – V+)/R1 = (V+ - V2)/R2 ……a

(Vout – V-)/R3 = V-/R4 ……b

由虛短知: V+ = V- ……c

如果R1=R2,R3=R4,則由以上式子可以推導(dǎo)出

V+ = (V1 + V2)/2

V- = Vout/2

故 Vout = V1 + V2

也是一個加法器,呵呵!

 

 

圖五由虛斷知,通過R1的電流等于通過R2的電流,同理通過R4的電流等于R3的電流,故有

(V2 – V+)/R1 = V+/R2 ……a

(V1 – V-)/R4 = (V- - Vout)/R3 ……b

如果R1=R2, 則V+ = V2/2 ……c

如果R3=R4, 則V- = (Vout + V1)/2 ……d

由虛短知 V+ = V- ……e

所以 Vout="V2-V1"

這就是傳說中的減法器了。

 

 

圖六電路中,由虛短知,反向輸入端的電壓與同向端相等,由虛短知,通過R1的電流與通過C1的電流相等。

通過R1的電流 i="V1/R1"

通過C1的電流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt

所以 Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt

輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比,這就是傳說中的積分電路了。

若V1為恒定電壓U,則上式變換為Vout = -U*t/(R1*C1)

t 是時間,則Vout輸出電壓是一條從0至負(fù)電源電壓按時間變化的直線。

 

 

圖七中由虛斷知,通過電容C1和電阻R2的電流是相等的,由虛短知,運(yùn)放同向端與反向端電壓是相等的。則:

Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt

這是一個微分電路。如果V1是一個突然加入的直流電壓,則輸出Vout對應(yīng)一個方向與V1相反的脈沖。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請及時聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

加利福尼亞州圣克拉拉縣2024年8月30日 /美通社/ -- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型技術(shù)解決方案公司Trianz今天宣布,該公司與Amazon Web Services (AWS)簽訂了...

關(guān)鍵字: AWS AN BSP 數(shù)字化

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開發(fā)耗時1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動 BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時企業(yè)卻面臨越來越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對日本游戲市場的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會開幕式在貴陽舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國國際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對環(huán)境變化,經(jīng)營業(yè)績穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤率延續(xù)升勢 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競爭力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競爭優(yōu)勢...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺與中國電影電視技術(shù)學(xué)會聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會上宣布正式成立。 活動現(xiàn)場 NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會上,軟通動力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡稱"軟通動力")與長三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉