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文檔簡介

1、結合proteus8仿真,運算放大器理解與學習初學運算放大器時,真是一知半解,完全搞不清楚啥是啥。后來從事硬件工作后,運算放大器的應用非常廣泛,所以結合Proteus8仿真軟件重新整理了一下運算放大器基本電路的工作原理,并結合仿真結果對其進行分析。在本文的學習中,不再對運算放大器進行廢話連篇的“上至五千年回顧,下至八百年展望”套路表述,我們直接進入正題,有不足或不對之處,懇請批評指正,不勝感激!本文將從以下幾個方面展開:一、 運算放大器的結構和其兩大特性(“虛短”“虛斷”);二、 運算放大器基本電路原理分析和仿真結果;一、 運算放大器的結構和其兩大特性(“虛短”“虛斷”)為理解方便和考慮初學時

2、減少難度,在此不詳細介紹運算放大器的內(nèi)部結構,經(jīng)典uA741運放內(nèi)部結構簡圖如圖1所示,放大器內(nèi)部主要由三極管組成;電路符號如圖2所示。其經(jīng)典之處是由于4、7引腳接入正負電源,即使沒有負反饋(偏置電路)也可保證6引腳的輸出電壓不會被無限放大,以確保電路安全。I+ U+圖 2 uA741電路符號圖 1 uA741運放內(nèi)部結構簡圖I- U-正是由于其內(nèi)部結構,才使得運算放大器有“虛短”和“虛斷”兩大特性。理解這兩點將對電路分析有至關重要的作用。如圖2中,“2”引腳為反相輸入端,“3”引腳為同向輸入端?!疤摂唷笔侵篙斎胱杩梗衫斫鉃殡娮瑁┓浅4?,即從“2”“3”引腳輸入的電流幾乎為0(在下面的仿真中

3、將會驗證),I+I-0; “虛短”是指“2”“3”引腳之間幾乎無壓降,即U+U-。如果暫時無法從內(nèi)部電路圖理解這兩個特性也沒關系,只要在我們電路分析時會正確運用即可。二、運算放大器基本電路原理分析和仿真結果;拿到一個原理圖,我們首先要判斷是反向放大器還是同相放大器,判斷的依據(jù)很簡單,就是看信號是從同相端(“3”引腳)還是從反相端(“2”引腳)輸入,從同相端輸入,即為同相放大器。根據(jù)以下幾個仿真實例,認認真真的弄明白后,相信你就能基本掌握放大器基本電路原理和分析方法,即使以后遇到再復雜的電路都能迎刃而解。如圖3所示,是一個反向放大器電路仿真結果,反向輸入端為+5V直流電壓,同向輸入端接地,輸出端

4、通過R2 形成負反饋。UIUO節(jié)點P圖 3反向放大器電路仿真結果圖中 為電流探針,用來顯示支路上的電流;圖標 為電壓探針,顯示支路上的電壓。放大器反相輸入端的電流(節(jié)點P之后)I=1.0×10-5,幾乎為零,電流無法從 “2”端口流入放大器,體現(xiàn)了輸入高阻態(tài)“虛斷”的特性。從仿真結果可以看出,電流從節(jié)點P向下流經(jīng)R2到達輸出端,因此流經(jīng)R1、R2的電流I1= I2?!?”引腳接地,又由于“2”“3”引腳“虛短”特性,U+U-0。因此可以假想認為整個電路中共有兩條回路:回路1:+5VR1“2”“3”接地回路2:地“3”“2”R2Uo回路1中的電流:I1=5V1K=0.005A;所以輸出

5、端電壓UO=-I1×2K=-10V在以上分析過程中務必要正確理解和運用“虛斷”和“虛短”特性,理論推導過程如下:I1=UIR1 UO=-I1×R2=-R2R1UI這就是反向放大器基本電路原理分析,從推導公式可得,輸入電壓一定時,輸出電壓大小與R2R1比值成正比,因此,為得到合適的放大倍數(shù),我們只需調(diào)整電阻R1R2阻值關系即可。圖3的實例中,R2=2 R1,因此放大倍數(shù)為2.如圖4所示,是一個同向放大器電路仿真結果,同向輸入端為+2V直流電壓,反向輸入端與輸出端連接形成負反饋,結合仿真結果,進行分析如下:圖 4 同向放大器仿真結果UoUI由于“虛短”特性,U+U-,“2”引腳端電壓為+2V,電路中也有兩個回路:回路1,“2”引腳R7接地;回路2,UoR6R7接地R6、R7串聯(lián),電流相等,可得:UIR7=UoR7+R6即輸

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