放大器

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一、反向放大器
如图所示:
    1、反向放大器电路运行原理
  a反相比例运算放大器电路结构中,运算放大器的同相输入端接地。
    当反向输入端信号电压为零的时候,输出端的电压如果大于OV,就会通过R1R2串联回路;使得反向输入端的电压大于OV,从而使输出端的电压向负极变化。如果输出端电压小于
OV,就会通过R1R2串联回路;使得反向输入端的电压小于OV,从而使输出端的电压向正极变化。
    所以,只有当输出电压等于的0V时候,反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压;等于0V。才会既不具备使输出端电压为正;也不具备使输出端电压为负的条件。
    电路结构性能会使输出端的电压总是稳定在 UL=O 的状态。
    b当反向输入信号电压为正1V的时候,反向输入端的正极电压会使输出端的电压向负极变化,R1R2组成的反馈回路也会使反向输入端的电压随之向负极变化。
    如果输出端的电压没有达到-10V,反向输入端的电压就仍然高于OV,输出端的电压就会继续向负极变化。
    如果输出端的电压超过-10V,反向输入端的电压就会低于OV,输出端的电压就会反过来向正极变化。
    只有当输出电压等于的-10V时候,反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压,才会
既不具备使输出电压继续向正极方向变化;也不具备使输出电压继续向负极方向变化的条件。
所以,电路结构性能会使输出端的电压稳定在-10V的状态。
电压放大倍数Av=-R2/R1
   
c当反向输入信号电压为-1V的时候,根据同样的原理,电路结构性能会使输出端的电压稳定在+10V的状态。
电压放大倍数Av=R2/R1
由此可见:反向比例运算放大器的电压放大倍数Av=-R2/R1
    d、输入阻抗
    反向的运算放大器的同相输入端是直接接地的,电压总是等于零。放大器在正常运行的
时候,反向输入端得到的反馈电压总是等于同相输入端的电压(A点的电压总是等于零,这就是虚地现象)
    所以反向比例运算放大器的输入阻抗Ri=R1
e、输出阻抗
    反向比例运算放大器在正常运行的时候;输出电压总是满足使反馈在反向输入端的电压等于同相端的电压(UL=R2Ui/R1)。如果在放大器输出端接上负载引起输出电压下降,那么下降的输出电压就会使反馈在反向输入端的电压不等于同相端的电压,于是又会引起输出端的电压回到UL=R2Ui/R1的参数。
  所以,在运算放大器输出负载能力的范围之内,负载阻抗不会对放大器输出电压产生影响。结论:反向比例运算放大器的输出阻抗在理想情况下等于零。
f、运行维持电流
如图所示:柱层析
    从电路的运行状态可以得知,反向放大器需要给反馈电阻提供电流。也就是说,在没有及负载电阻的情况下,运算放大器也会输出电流;这就是电路的运行维持电流。
    假设我们将反馈电阻设计为R1=10Ω,当输出电压为10V时候,输出电流为1A。这虽然符合欧姆定律,而实际上是做不到的。因为实际上运算放大器输出电流的能力不仅不是无穷大;而且是非常有限的。
以运算放大器LM324为例,最大的精密输出电流只有70uA左右。如果输出电流大于这么多,输出电压的波形就会产生一个不明显的失真。
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以运算放大器NE5532为例,最大输出负载电流只有20mA左右。如果输出电流大于这么多,输出电压波形就会产生削顶失真。
  如图所示:
所以,我们在设计比例运算放大器反馈电阻的最低要求是:使电路的运行维持电流;小于所使用型号运算放大器的最大精密输出电流和最大输出负载电流。
  而实际要求是:不仅要使运行维持电流大运算放大器的最大输出电流,而且还要为放大器输出负载电流留下足够的余地。
反向比例放大器对反馈电阻的设计要求是:R1>3—5倍的UO/Im
    g比例运算放大器在线性运行的时候,输出电压的变化总是通过反馈电阻网络使反向输入端的电压等于同相输入端的电压。
反向比例放大器的同相端是接地的,所以,反相比例放大器反相输入端的电压也总与地相等,等同于接地。这就是虚地现象。
二、同相放大器
如图所示:
a同相比例运算放大器电路结构中,运算放大器的反向输入端接地。
    当同相输入端信号电压 Ui=O 的时候,输出端的电压如果大于OV,就会通过R1R2串联回路;使得反向输入端的电压大于OV,从而使输出电压向负极变化。如果输出端电压小于OV,就会通过R1R2串联回路;使得反向输入端的电压小于OV,从而使输出电压向正极变化。
    所以,只有当输出电压等于的0V时候,反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压;等于0V。才会既不具备使输出端电压为正;也不具备使输出端电压为负的条件。
电路结构性能会使输出端的电压总是稳定在 UL=O 的状态。
    b当同相输入信号电压为正1V的时候,会使输出电压向正极变化,R1R2组成的反馈回路也会使反向输入端的电压随之向正极变化。
    如果输出端的电压没有达到+11V,反向输入端的电压就仍然同相端的电压;低于+1V,输出端的电压就会继续向正极变化。
    如果输出端的电压超过+11V,反向输入端的电压就会高于同相端的电压;高于+1V,输出端的电压就会反过来向负极变化。
    只有当输出电压等于的+11V时候,反向输入端的电压才会等于同相输入端的电压,才会既不具备使输出端电压继续向正极方向变化;也不具备使输出端电压继续向负极方向变化的条件。
所以,电路结构性能会使输出端的电压稳定在+11V的状态。
电压放大倍数Av=R2/R1+1
c当同相输入信号电压为-1V的时候,根据同样的原理,电路结构性能会使输出端的电压稳定在-10V的状态。
电压放大倍数Av=R2/R1+1
  由此可见:同相比例运算放大器的电压放大倍数Av=R2/R1+1
    d、输入阻抗
放大器在正常运行的时候,反馈总是使反向输入端的电压等于同相输入端的电压。因此,同相输入端与反向输入端的电压差总是等于零。所以,同相输入端与反向输入端总是不存在输入电流,所以,运算放大器同相输入端本身的输入阻抗无穷大。如果设置同相端对地电阻,那么同相比例放大器的输入阻抗就等于输入电阻。
e、输出阻抗
    同相比例运算放大器在正常运行的时候;输出电压总是满足使反馈在反向输入端的电压等于同相端的电压(UL=R2Ui/R1+1)。如果在放大器输出端接上负载引起输出电压下降,那么下降的输出电压就会使反馈在反向输入端的电压不等于同相端的电压,于是又会引起输出端的电压回到UL=R2Ui/R1+1的参数。
  所以,在运算放大器输出负载能力的范围之内,负载阻抗不会对放大器输出电压产生影响。结论:同相比例运算放大器的输出阻抗在理想情况下等于零。
f、运行维持电流
如图所示:
从电路的运行状态可以得知,同相放大器在没有负载电阻的情况下,也会有输出电流;这就是同相放大器的运行维持电流。同相放大器的运行维持电流对电路参数的限制作用;与反向放大器的基本原理是一样的。
同相放大器对反馈电阻的设计要求是:R1+R2>3—5倍的UO/Im
g因为比例放大器在动态情况下,反相输入端的电压总是等于同相输入端的电压;电压差总是等于零。所以,不会产生电流,等同于断开。这就是虚断现象。
三、跟随器
如图所示:
  无论同相输入端的信号电压是多少,输出端的电压只有变化到使反向输入电压等于同相输入电压的时候,才不具备使输出电压继续向正极、或者向负极变化的条件。所以,输出电压总是精确地等于同相输入电压。
四、加法器
如图所示: 
   
  从电路结构来看:
1、当A端输入+1VBC端输入0V时,输出电压只有等于-2V才能使反相输入端的电压等于零。
Av=R4/R1
2、当A端输入+1VB端输入+1VC端输入0V时,输出电压只能等于-4V才能使反相输入端的电压等于零。
Av=R4/R1+R4/R2
3木纤维袜子、当A端输入+1VB端输入+1VC端输入+1V时,输出电压只能等于-6V才能使反相输入端的电压等于零。
Av=R4/R1+R4/R2=R4/R3
五、减法器
如图所示:
       
    从电路结构来看:R3/R1=R4/R2
1、当A端输入+3V风电制氢B端输入0V时,输出电压只有等于-6V才能使反相输入端的电压等于同相输入端的电压;等于零。
旋转倒立摆
Av=R3/R1=2
2、当A端输入0VB端输入+3V时,输出电压只有等于+6V才能使反相输入端的电压等于同相输入端的电压;等于+2V
Av= R3R2/R4+R2R1= R2/R4=2
3、当A端输入+3VB端输入+3V时,输出电压只能等于0V才能使反相输入端的电压等于同相输入端的电压;等于+2V
Av=R3/R1-R4/R2=0
六、积分器
当输入电压为+1V的时候
    因为RC反馈回路会使反相输入端的电压始终等于同相输入端的电压;等于零。所以,流过电阻的电流IR=Ui/R为恒定值。
    因为反向输入管与同相输入端的电压差为零,所以,没有电流流过反向输入端。流过电阻的电流全部成为电容的反向充电电流。
    因为电容的反向充电电流Ic=IR=Ui/R为恒定值,所以电容两端电压的变化速率为恒定值。所以积分器输出端电压的即时值等于电容两端电压的变化速率与时间的积分Ut=IT/C=UiT/RC。电压与时间之间的变化是线性关系。
当输入电压为-1V的时候,输出电压以同样的速率向相反的方向变化。
    由此可见,在理想情况下,如果在积分器的输入端加入一个标准的方波信号,就能在输出端得到一个标准的三角波信号。电容式触摸开关
而在非理想状态下,只能在很短的时间内获得这样的标准三角波。因为运算放大器有偏置电流,而偏置电流会成为电容充电电流的一部分,偏置电流使电容两端电压发生的变化等于电流与时间的积分。假设偏置电流为流进输入端的方向,运算放大器输出端的电压就会逐渐向电源正极方向发生变化。所以,随着时间的推移,积分器输出端的动态范围在正的方向会逐渐减小直至不能正常工作。
七、微分器
            a、静态工作点
            b、动态运行原理
            c、电压放大倍数

本文发布于:2023-07-02 12:16:11,感谢您对本站的认可!

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