1、什么是运放
运放是运算放大器的简称。 可以实现各种模拟电量的数学运算。 但它不是用来做计算器上的加减乘除运算,而是在模拟信号处理过程中,可能需要将信号进行放大、加减乘除、积分、微分等操作。
①、运放的电路符号是:
pin 2、3为信号输入、pin 4、7为电源输入、pin 6为信号输出。
②、输入输出关系:Uo = A * (Up-Un)
A为运放的放大倍数,这个数值非常非常大,近似为无穷大,Up与Un几乎相等。 Uo,Up,Un为正常的数值。
③、最重要的性质:“虚短”和“虚断”
虚短:因为上面表达式中Up与Un几乎相等,所以pin 2、3近似短路,但不是真的短路,所以叫虚短。
虚断:pin 2、3的输入阻抗非常大,至少在1Mohm。 所以可以认为Pin2、3上的输入电流为零,所以叫虚断。
2、反相比例运放电路
只要记住Uo = A * (Up-Un)和“虚短”、“虚断”,理想运放的电路都能看懂。 这里先不要纠结为什么会是这样,有机会后面会介绍。 这里先介绍一个最简单的运放电路:反相比例放大电路。
反相比例运放电路原理图
①、根据虚断原理,运放输入端的两个管脚输入电流为零,所以不管R4阻值是多少,都有Up=0;
②、根据虚短原理,Un=Up,所以Un也等于零。
③、根据基尔霍夫定理就可以求出:Uo=-Rf/R1 * Ui
反相比例运放仿真结果
④、理论上,R2和RL的阻值不会影响放大倍数,但是实际的运放需要设计R2=R1 || Rf,因为这样一来,运放的同相端和反相端往外看的阻抗才一样大。
⑤、从仿真结果可以看出反向比例放大器的输出与输入波形ui是精确的5倍的关系。
3、总结
理想运放如此简单,我们根本不需要了解运放里面的东西,不需要像三极管那样考虑它到底工作在哪个区,不需要考虑密勒效应,输入输出阻抗等等,只需要用电阻分压的方法就能得到想要的精确的放大倍数。 用起来简单,性能又好,这是运放广泛应用的重要原因。
反相比例运放是我们认识运放的第一个例子。 也是最简单,最基础的应用,后面会慢慢介绍其他的电路,以及实际运放的应用。
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