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了解運算放大器的基本使用方法

生活更新时间:2024-08-16 04:22:54

一、背景

運算放大器作為常用器件，對于其基本工作計算原理，你是否很清晰呢? 如下圖所示，電路工作原理如何，下面的文章，對運放基礎知識進行梳理。

了解運算放大器的基本使用方法（運算放大器的基礎知識）1

二、運放基本原理及計算常用知識

理想運算放大器如圖所述，

了解運算放大器的基本使用方法（運算放大器的基礎知識）2

它具有2個差分的輸入端u 和u-,一個單端輸出端uo，它們之間具有的關系, 其中Auo為運放的開環電壓增益。

uo = Auo(u -u-)

理想運放具有如下特點：

1. Auo足夠大，一般無窮大，它的下限截至頻率為0，上限截至頻率無窮大。

2. 兩個輸入端均具有無窮大的輸入阻抗，即流進、流出的電流為0。

3. 輸出端輸出電阻為0。

由以上特點，衍生出2個非常重要的概念，也是其工作在線性區經常用到的概念，需牢記。

a. 虛短的概念

由公式uo = Auo(u -u-)可知，因為開環增益為無窮大，即u -u-接近0，相當于短路，但是真實不是短路的，所以為虛短，在後面的計算中經常用到。

b. 虛斷的概念

因為輸入端的電阻無窮大，電流為0，看起來就像斷開，實際并未斷開，所以是虛斷。

三、原理運用

有了以上基礎，再看第一張圖；其中U3 根據虛短的概念，3腳和2腳相等，而3腳是輸入，6腳是輸出，且6腳和2腳相連，因此輸入和輸出相等，所以它就是通常所說的電壓跟随器。

了解運算放大器的基本使用方法（運算放大器的基礎知識）3

下面U4 A因為其為開環，所以其未工作在運放的線性區，因此不必用虛短和虛端的概念去分析，它就是放大倍數無窮大，工作在2個極端，為運放的供電電源，運放的參考地，在實際應用中的器件，将其稱為比較器；即2腳比3腳電壓高，則輸出為芯片的參考GND電源，2腳比3腳電壓低，則輸出接近芯片的電源電壓。

了解運算放大器的基本使用方法（運算放大器的基礎知識）4

U8 A是帶有反饋的運放，就可以用虛短和虛斷的概念去分析了，虛短，2腳和3腳相等，3腳下拉對GND，因此2腳電壓為0；虛斷，流入2腳的電流為0；因此流過R12和R13的電流相等；因此（Ui-0）/R12= (0-Uo)/R13;因此

Uo=-(Ui/R12)*R13；就是通常說的反向放大電路；在這個電路中，因R12和R13相等，相當于輸出反向。

了解運算放大器的基本使用方法（運算放大器的基礎知識）5

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