一文學會運放實戰(zhàn)設計

一、同相放大電路

虛短：運放理想放大倍數(shù)10萬倍，一般輸出都是3V或5V較多，運放放大的是輸入信號的壓差，放大10萬倍的話，只能說明輸入信號的壓差非常非常接近，近似相等，我們稱之為虛短(有了十萬倍的放大倍數(shù)的關系，才有了U+約等于U-，起名虛短)

虛斷：因為運放的輸入內阻無窮大，外接電阻上的電流非常小近似為0，所以運放輸入端可以看做斷開，稱為虛斷

虛短：U1=U2，

虛斷：(U2-0)/R2=(Uout-U2)/Rf

U2*Rf=(Uout-U2)*R2

U2*Rf=Uout*R2-U2*R2

Uout=(U2*Rf+U2*R2)/Rf

=U2*(Rf+R2)/Rf

=U2*(1+R2/RF)

=U1*(1+R2/RF)

總結：反饋電阻Rf阻值不要大于300K,否則反饋支路上電流小，容易受到干擾，運放電路電阻阻值要求1%精度

總結：

1、同向放大電流也是利用運放的虛短、虛斷特性與歐姆定律以及同一支路上電流處處相等的特性來列公式進行換算最終得出結論

2、優(yōu)點：對輸入信號源要求極低，可以是大內阻信號源，信號輸入回路電流小

3、缺點：信號源輸出電流能力差，抗干擾能力差，容易被干擾

4、很多人在為了追求放大倍數(shù)的時候，加大Rf的同時減小Ra，減小Ra的時候是不是需要Ui的帶載能力要強，就是輸入信號的電流要大，同時對輸入信號也有一定的要求，不是所有的信號都合適，所以最終導致輸出波形失真

二、反向放大電路

1、反相放大電路：輸入為正，輸出為負，輸入為負，輸出為正

2、上圖討論正負電源供電對的情況，不然單電源供電，輸出負就截止了

3、根據(jù)虛斷得知，U2=0，由虛短得知：U1=U2=0

反向放大電路實際應用：(抬高閾值電路)

計算方法：

總結：

1、從結果看，是在電壓差上加了一個2.5V的直流電壓，抬高了2.5V，剩下的放大倍數(shù)，通過電阻匹配就可以得到想要的放大倍數(shù)

2、優(yōu)點：信號源輸出電流能力強，抗干擾能力強

3、缺點：對輸入信號源要求高，需要信號源提供大電流

三、運放跟隨電路

分析總結：

1、運放跟隨電路：假設開始瞬間輸出為0，則經(jīng)過負反饋線調整U2和Ui的差值，然后輸出增大，縮小輸入端的差值，最終經(jīng)過多次調整輸出近似Uout=Ui，趨于穩(wěn)定

2、因為運放理想放大倍數(shù)十萬倍，加上負反饋，想要趨于穩(wěn)定，需要輸入端近似相等

3、運放跟隨電路：經(jīng)過多個周期后達到平衡狀態(tài)，Rf電阻：破壞振蕩一般取100R，10K一下也是可以的

4、設計及電路時，要避免引腳直接相連，容易產生振蕩

5、運放跟隨電路特性：輸出Uo=Ui,帶載能力增強

四、T型放大電路

假設運放正負電源供電，如上圖反向放大電路結論所示，想要增大運放的放大倍數(shù)，就應該增大Rf電阻，減小Ra電阻的阻值，但是如果把Ra取到極限值，太小功耗大，太大抗干擾能力差，Rf也取到極值300K，如果此時放大倍數(shù)還是無法滿足要求，又不想繼續(xù)考慮怎樣在一級放大的基礎上繼續(xù)放大，既要滿足電路的抗干擾能力，又能增大放大倍數(shù)，那么只能增加Rf電阻的阻值并同時加大Rf回路的電流，才能同時滿足，那么此時把RF一分為2，變成RF1和RF2,RF1和RF2中間的分壓還為Uo,并且保證RF1上的電流和原來反向放大電路的電流相等，Uo等于原來的Uout，假設Ui為正，輸出Uo2為負，那么Uo的電壓值大于Uo2，此時整個反饋回路上的電流總的來說是增大的I4=I2+I3,I2和原反向放大，電路的反饋電流保持一致，抗干擾能力一致，Ra和Rf1也和原電路保持一致，此時Uo也和原電路保持一致，則增加的Rf2即為反饋回路中增加的阻抗，并且增加了回路電流保持抗干擾能力，因此T型電路應運而出，計算推導比較繁瑣，我就以截圖方式發(fā)出來吧，后續(xù)還會在此基礎上繼續(xù)更新運放電路的實戰(zhàn)操作，如果文中有誤還請大家多多指出共同進步

總結：

1、放大倍數(shù)最終和框選住的兩個乘積有關，RF1最大取值300K，Ra最小取值10K，阻值過低會鉗位信號源內阻，或者與信號源內阻分壓影響信號質量,信號源帶載能力很差，如果Ra取值過小，會增加信號源帶載能力，影響信號質量

五、運放加法電路

1、運放加法電路計算思路：假設計算Vin1，其他兩路假設輸入信號為0，默認接地

2、運放加法電路計算思路：假設計算Vin2，其他兩路假設輸入信號為0，默認接地

3、運放加法電路計算思路：假設計算Vin3，其他兩路假設輸入信號為0，默認接地

運放加法電路公式推導(無阻抗匹配)

六、運放檢流電路

分析：

上圖中U1=U2=0V，假設Ui為正輸出Uo則為負，上圖中有兩條回路，紅色回路UI為正，Uo為負，黑色回路中，D2左側為負，右側通過RD和RA上拉到Ui，為正所以D2不通，故可以把D2去掉，因此黑色支路不通，且DR與RA/RB不在一個量級上，內阻法分析，小內阻鉗位大內阻，故RD影響不到UI2，所以UI2=1/2Ui，我們把Uo2看做最終輸出。

DR不通則兩端都是1/2Ui，內阻法分析，不通相當于無窮大電阻，100K在無窮大面前顯得很小很小，所以Uo2=Ui2=1/2Ui

已知U1=U2=0V,Ui為負時，Uo為正則Uo2也為正，會有兩條回路，黑色回路存在，紅色回路也存在，因為U1=0V，U0為正，所以D1截止，又因為運放內部對地電阻無窮大，所以U1支路上電流近似為0，可以看做為0，那Rb支路和D1可以去掉,因為運放正負輸入端都需要輸入信號，所以Rb保留，但是此支路無電流