运放是运算放大器的简称,电路中我们也经常会使用到运放,运放的主要功能就是放大,理论上理想运放的放大倍数为无穷大。运放的种类也分为很多种,比如我们常用的普通运放lm324,精密运放op07,高输入阻抗运放th082,低温漂运放,高带宽运放等等。
一般运放为双电源供电,包含两个输入端和一个输出端口,输入端称为同向输入端(v+)和反向输入端(v-)。
要想了解运放,必须要了解运放的虚短虚断。虚短是指运放的输入端v+和v-可视为电压差很小,即近似相等:v _ = v + ,由于并没有实际的物理连接,故我们称其为虚短(以区别物理连接的短路),若其中一端接地,则另一端在必要时,可认为虚地。虚断则是由于运放是高阻抗器件,并且两个输入端电压差很小,可以认为两个输入端向运放内部流动的电流数值为0,即i + = 0,i _ = 0 ,直观感觉是两个端口之间像断开的,故称为虚断。在电路分析中,根据情形使用这两个概念可以很方便的分析出电路的增益,输入输出阻抗等信息。
根据虚短虚断,我们可以使用运放搭建几种常用的放大电路。
反向比例运算放大电路:
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(vin-v-)/r2=(v--vout)/r3;v-=0v;得到vout=-r3/r2;
同向比例运算放大电路:
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(0-vin)/r2=(vin-vout)/r3;得到:vout=(1+r3/r2)*vin;
差分放大电路:
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
该放大电路的传递函数为:
vout=(r4/(r3+r4))*((r1+r2)/r1)*v1-r2/r1*v2;
若r1=r3;r2=r4;则上式可以简化为:
vout=(r2/r1)(v1-v2);
加法电路:
根据“虚短”和“虚断”的原理进行分析:
(v1-0)/r1+(v2-0)/r2=(0-vout)/r3; 得到:vout/r3=-(v1/r1+v2/r2)
在r1=r2=r3的情况下:vout=v1+v2;
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