首先祝大家元旦快乐,2023年身体健康,心想事成。
关于运放之前零散的写了一些文章,大方向涉及到运放从基础概念到实际设计应用。细分下来主要包括:运放基本概念原理特性、关键参数解析、运放滤波器电路设计、运放比较器电路设计等方面。详情可点击下方蓝色字体查看:
今天继续运放的讲解,本文主要讲解运放基本放大电路的基本原理和应用,涉及内容:
本章过后,运放的常规应用整个系列就告一段落了,当然后面关于运放的内容也会继续分享,不过更加偏向于产品设计设计具体应用。
放大电路应用了负反馈技术。负反馈放大电路是一种将输出信号按比例反馈回输入信号,从而达到控制的电路。通过引入负反馈,放大器的性能,例如增益的稳定性、线性、频率响应、阶跃响应等,可以得到改善。此外,制造过程以及使用环境所造成的器件参数偏差对放大器性能的影响,可以通过引入负反馈缓解。由于以上优点,负反馈放大器在许多放大电路以及控制系统中有着广泛的应用。
一个负反馈放大器具有负反馈模式的三个基本元素,如下图:一个开环增益为AOL的放大器、一个系数为β < 1的负反馈网络以及一个加减运算电路。
同相放大电路
如上图所示电路是同相放大电路。在同相放大器电路中,输入信号是加在正相输入端,且输入波形和输出波形的相位是相同的。我们来看一下这个电路的工作过程。首先,通过虚短可知,同相输入端(+)和反相输入端 (-)的电压都是Vin,即点A电压为Vin。根据欧姆定律,Vin=R1×I1。另外根据虚断可知,运算放大器的两个输入端上基本没有电流,所以 I1=I2。而Vout为R1与R2电压的和,即Vout=R2×I2+R1×I1。整理以上公式可得到增益G=Vout/Vin=(1+R2/R1)。
同相放大器的输出电压公式:Vout=(1+R2/R1)*Vin。
注意:当R2/R1趋近于0(R2趋近于0,R1趋近于无穷大),同相放大电路变为电压跟随器。最基本的运算放大器电路是电压跟随器。这种电路通常不需要外部组件,它提供高输入阻抗和低输出阻抗,因此是很有用的缓冲器。其输入和输出电压相等,输入变化会产生等效的输出电压变化。
Vout=Vin
跟随器电路
运放跟随器的特点:
运放跟随器有输入阻抗高,输出阻抗低的特性。一般来说,输入阻抗可以达到几兆欧姆,而输出阻抗低,通常只有几欧姆,甚至更低。
在电路中,电压跟随器一般做缓冲级(buffer)及隔离级。这是因为,电压放大器的输出阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。此时,需要电压跟随器进行缓冲。起到承上启下的作用。电压跟随器还可以提高输入阻抗,可以大幅度减小输入电容的大小,为应用高品质的电容提供保证。