什么是运算放大器?它在电路中起什么作用?
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2021-01-12 13:11 更新 我爱喝牛奶G •  2028
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运算放大器是模拟电路的构建基块,就像门是数字电路的构建基块一样。运算放大器是简单但用途非常广泛的设备。如下图所示: 操作原理非常简单:输出电压与输入之间的差值成正比,运算放大器试图将输入之间的电压差保持为0V。如果 + 输入更正,则 - 输入输出为正数,反之亦然。问题是巨大的放大和没有反馈运算放大器作为比较器工作 - 即使是非常小的电压差也会导致饱和输出。 下面是一个非常简单的示例:

我们要记住,运算放大器试图保持 + 和 - 在 0 的区别。让我们假设Rf/Rg是1(例如Rf=1k,Rg= 1k)。当5v加在Vin上时,将看到+更正,Vout将是正的。Vout将增加, 直到-成为 5v 。我们的电阻分压器只需将电压除以2,这意味着-当Vout为 10V时,电压将为 5V。在这种情况下,放大为 2。计算此公式是:

A = 1 + Rf/Rg

因此,这种运算放大器设计总是放大信号。如果 Rf 替换为导线(Rg 可移除),在这种情况下,我们有电压跟随器或带 A = 1 的运算放大器。

如果删除反馈,则在上面的示例 Rf 中删除,A 非常大,运算放大器 将成为比较器。具有固定电压打开 - 输入将创建 0V 或 Vcc,具体取决于 Vin 小于电压打开 - 或更大 Vcc。

让我们举另一个简单的例子:

同样规则适用: + 和 - 输入之间的 0。在这种情况下,输出电压必须为负,以获得 0 的输入.这是电压逆变器。 与之前相同的 R 值 - 1k。对于1V的输入,只有获得0 on - 输入(电阻分频器中间)的方法来在输出上具有-1V。

处理运算放大器时通常认为运算放大器具有无限的输入电阻(对于基于 FET 但 BJT 的,这一点却不然,例如著名的 741)。还必须考虑的是电源电压。在上文中,运算放大器在输出上生成 -1V 的唯一方式是具有正电源和负电源,例如 +5、-5V。没有什么是完美的, 所以运算放大器也不完美。有许多限制会毁了你的一天。输入之间的差值并不总是 0,但某些电压称为输入偏移。输出电压只能是电源电压的一定百分比(所谓的导轨到轨道操作放大器没有此限制)。放大模拟信号时,运算放大器具有带宽,具体取决于放大。还有更多!

上述电路的变化产生集成器(反馈中的电容器)、分数器(输入中的电容器)、加法器/减法器(多输入电阻器)等。

不要忘记最重要的规则:运算放大器尝试将输入之间的电压差保持为 0V!

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2021-01-12 17:14 更新 蝈蝈 •  224