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【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【54.运算放大器详解f - 运算放大器电路分析方法】

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运算放大器知识已总结完毕:
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【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【50.运算放大器详解b - 负反馈电路、正反馈电路和共模干扰】
【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【51.运算放大器详解c - 差分放大电路】
【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【52.运算放大器详解d - 运放的内部结构】
【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【53.运算放大器详解e - 运算放大器虚短和虚断】
【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【54.运算放大器详解f - 运算放大器电路分析方法】
【专题2:电子工程师 之 硬件】 之 【55.运算放大器详解g - 应用案例:将传感器信号进行放大】

1.电流反馈和电压反馈的判断方法

令输出电压为0,若反馈量随之为0,则为电压反馈;若反馈量依然存在,则为电流反馈。

图一:
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Uo接地时,输入信号可以经过反馈电阻R2,反馈量依然存在,所以为电流反馈。电流反馈最大的特点:输入信号是电流。

图二:
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没有反馈网络,不构成反馈电路。

2.深度负反馈运放电路的四种组织形态

(1)电压串联负反馈电路
电压输入,电压输出,称为电压串联负反馈电路。

第一个名词电压,指的是输出;第二个名词串联,指的是输入,因为只有电压才能串联,所以输入信号是电压。并联表示电流输入,串联表示电压输入。

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反馈回路(电流方向):运放输出引脚1 --> R1 --> a点 --> R3 --> b点。 因为有电流流过R3,所以会在R3两端产生一个电压,电流方向从上往下流,所以是上正下负,a点为正,b点为负。

运放的输入端3和2也是上正下负,就相当于Ui和UR3串联。因为是串联,所以输入的是电压信号。

(2)电压并联负反馈电路
电流输入,电压输出。

(3)电流串联负反馈电路
电压输入,电流输出。

(4)电流并联负反馈电路
电压输入,电流输出。

3.工程应用中常用的运算放大器电路组织形式

(1)当运放是正负电源供电时,如果输入信号接在运放负输入端,信号为负,运放则输出为正;信号为正,运放则输出负。

如果信号接在运放的正输入端,信号为正,运放则输出为正;信号为负,运放则输出为负。

(2)负反馈电路一定是接在负端的(输出增大,则负反馈的量增大,使得负输入端电压或电流增大,进而使得正负输入端之间的电压差降低(或者使得流进运放的电流变小),从而达到负反馈的效果。

(3)分析该类电路的步骤:第一分析电流的流向,第二虚断,第三虚短,最终可以计算出输入和输出的数学表达式。

第一种常用组织形式:电压并联负反馈电路

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输入信号接在运放的负端,电路分析步骤

(1)第一步:分析电流流向

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假设输入信号为正,则运放输出端c点一定为负。电流的方向是:a点 --> 反馈电阻Rf --> c点。

(2)第二步:根据虚短

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将运放的正负输入端短路,b点等效于直接接地,所以b点电压为0V。IR1指流过R1的电流,IRf指流过Rf的电流。
则:
IR1 = Ui / R1
IRf = ( 0 - Uo ) / Rf

(3)第三步:根据虚断
IRf = IR1,得到Ui / R1 = -Uo / Rf
从而可以得出Uo和Ui的关系,Uo / Ui = -Rf / R1

第二种常用组织形式:电压串联负反馈电路
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输入信号接在运放的正端,电路分析步骤:

(1)第一步:分析电流流向
假设信号为正,那么运放输出也为正。故电流方向为从右向左,即b --> a

(2)第二步:根据虚短
a点电压等于c点电压,c点电压Vc为Ui,所以Va = Ui,进而得出:
IR1 = Ui / R1
IRf = ( Uo - Ui ) / Rf

(3)第三步:根据虚断

IRf = IR1,得到 Ui / R1 = ( Uo - Ui ) / Rf,进而可以得到Uo和Ui的关系:

Uo / Ui = 1 + Rf / R1

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