运放学习小结

运放学习小结

虚短和虚断的概念：

由于运放的电压放大倍数很大，一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上。而运放的输出电压是有限的，一般在10V~14V。因此运放的差模输入电压不足1mV,两输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时，可以把两输入端视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大，一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上，因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于外电路的电流，故通常可把运放的两输入端视为开路，且输入电阻越大，两输入端越接近开路。 “虚断”是指在分析运放处于线性状态时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性称为虚假开路，简称虚断。。显然不能将两输入端真正断路。

1） 反向放大电路： 应当注意的是，虚短是本质的，而虚断则是派生的。

运放的同相端接地，反向端和同相端虚短，所以也是0V，反向输入端输入电阻很高，虚断，几乎没有电流注入和流出，那么R1和R2相当于是串联的，流过一个串联电路中的每一只组件的电流是相同的，即流过R1和R2的电流是相等的。 流过R1的电流i1 = (vi – vn)/R1 流过R2的电流i2 = (vn – vo)/R2 vp = vn ，i1 = i2 所以Vo = (-R2/R1)*Vi Av = Vo/Vi = -R2/R1 上式表明该电路的电压增益是电阻R2与R1的比值，负号表明输出电压Vo和输入电压Vi相位相反。

输入电阻Ri为从电路输入端口看进去的电阻，由上图可知Ri = Vi/i1=Vi/(Vi/R1) = R1 由于理想运放的输出电阻ro→0,因此输出电阻Ro→0。

2） 同相放大电路：

图中Vp和Vn虚短，则Vp=Vn，因为虚断，反相输入端没有电流，则通过R1和R2的电流相等，由欧姆定律可知Vn电压等于R1上的分压，即Vn = 电压增益为Av= Vo/Vi = 是大于1，至少等于1.输入电阻Ri = Vi/Ii,式中Vi= Vp，因ri→∞,必有Ii →0,故从放大电路输入端口看进去的电阻为Ri →∞。 输出电阻Ro→0。

R1Vo.

R1R2R1R2R2 = 1 + .Av为正值表示Vo和Vi同相，并且总R1R13） 求差电路

上图实现两电压Vi

1、Vi2相减的求差电路，又称差分放大电路。从电路结构上看，他是反向输入和同相输入相结合的放大电路，在理想运放条件下，利用虚短和虚短概念，有（Vp-Vn）→0，Ii→0，对节点n和p的电流方程为： I1=I4，即I2=I3，即Vi1VnVnVo R1R4Vi2VpVp R2R3可得Vo=R4R1R4R3Vi1 Vi2R1R2R3R1R4R3/R2R4Vi1 Vi2R11R3/R2R1 =1如果R4/R1=R3/R2，输出电压可简化为Vo=R4/R1（Vi2-Vi），即实现了求差功能，比例系数Avd = R4/R1.输入电阻Ri是从输入端看进去的电阻，当电路中R1 = R2，R4 = R3时，利用虚短和虚断，I2= -I1，则输入电压Vi2 – Vi1 = I2R2 +（-I1R1） = 2I2R1,因此输入电阻为Ri = （Vi2 – Vi1）/I2 = 2R1.输出电阻Ro很小。

4）求和电路

I1 + I2 =I3 即Vi1 - VnVi2VnVnVo(Vn = 0) R1R2R3R3R3Vi1Vi2，式中负号是因反向输入所引起的，若R1= R2=R3，则-R1R2则-Vo = Vo=Vi1 + Vi2。

如果在上图的输出端再接一级反相电路，则可消去负号，实现完全符合常规的算术运算。

上图为同相加法电路，由虚短和虚断：

0V-VnVnVo R3R4Vi1VpVpVi2 R1R2解得Vo=1R41R2Vi1R1Vi2 R3R1R2若R1=R2=R3=R4时，则Vo = Vi1+Vi2。

5)积分电路

I1 = I2，电容C以电流I1= Vi/R进行充电，假设电容C初始电压Vc(0) = 0,则 Vn-Vo = Vo= -11ViI1dtdt CCR1Vidt RC上式表明，输出电压Vo为输入电压对时间的积分，负号表示他们在相位上是相反的。

6)微分电路

将积分电路中的电阻和电容元件对换位置，，并选取比较小的时间常数RC，便得到上图所示的微分电路。 I1 = CdVi dtdVi dtdVi dtVn-Vo=I1R=RC从而得Vo = -RC上式表明，输出电压Vo正比于输入电压Vi对时间的微商，负号表示他们的相位相反。

如果输入信号是正弦函数Vi=sinωt,则输出信号Vo=-RCωcosωt.表明Vo的输出幅度将随频率的增加而线性增加。因此微分电路对高频噪声特别敏感，以致输出噪声可能完全淹没微分信号。一种改进型的微分电路：

7)仪用放大器

它是由运放A

1、A2按同相输入接法组成第一级差分放大电路，运放A3组成第二级差分放大电路。 VR1 = V1 – V2

VR1/R1 = (V3 – V4)/(2R2 + R1) 故得V3-V4 = 12R2V1V2 R1由前面的差分放大电路可得 Vo=

于是电压增益为Av = R42R2V3V4R41V1V2 R3R3R1R42R21,在仪用放大器中，通常R

2、R3和R4为定值，R3R1R1用可变电阻代替，调节R1的值，即可改变电压增益。

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