兩個(gè)問題
照例先拋出來一個(gè)問題:
①運(yùn)算放大器是否需要端子接地?
②如果沒有接地,運(yùn)算放大器是怎么工作的?
運(yùn)算放大器,我想學(xué)過模電的同學(xué)多少都會知道一些。關(guān)于運(yùn)放是否要接地,這個(gè)問題不曉得同學(xué)們是否有考慮過。就拿我們經(jīng)常使用的萬用表,在測電壓時(shí),負(fù)表筆也要考慮找個(gè)接地點(diǎn)戳一下,找個(gè)參考點(diǎn)。難道運(yùn)放就不需要么?
什么是運(yùn)算放大器
在考慮這個(gè)問題之前,我們先認(rèn)識下運(yùn)算放大器。課本上一般會說:運(yùn)算放大器是由晶體管、電阻、電容等元器件組成的具有一定功能的電子電路。這種說法比較官方,我們簡單點(diǎn),就直接從名字上看,“運(yùn)算”和“放大”,即是說:它既可以實(shí)現(xiàn)電信號的運(yùn)算(如加減乘除、積分、微分等),又可以對電信號進(jìn)行放大(如電壓放大)。
至于其內(nèi)部用什么實(shí)現(xiàn)的,我們暫且不管,就把它當(dāng)做一個(gè)黑匣子,只關(guān)注外部是如何連接的。如下圖所示,運(yùn)放的電路符合。
從上述電路符號中,我們可以看出,除了正常的負(fù)向輸入Vn、正向輸入Vp、輸出Vo外,上下還有兩個(gè)端子V+和V-,顯然是給運(yùn)放供電的,
這里問一下,同學(xué)們是否對運(yùn)放輸入端的“+”“-”的含義有什么疑問?
這里解釋一下。這里的“+”“-”是以輸出Vo為參考,+表示該輸入端子與輸出同相,-表示該輸入端子與輸出反相。
再說下V+和V-,從上圖中可以明顯看出,它們都是以GND為公共參考點(diǎn),可分別給運(yùn)放提供正向和負(fù)向電壓。而Vp和Vn可以分別給不同的電信號,這樣運(yùn)算放大器確實(shí)不需要有一個(gè)端子來專門接地。這回答了文章開頭提出的一個(gè)問題。
沒有接地,怎么工作?
如上述,沒有接地端子,運(yùn)放如何工作呢?
上圖為運(yùn)放的電路模型。從上圖中可以直觀看出,Vo=A(Vp-Vn)。注意Vp和Vn都是對參考地的電壓,而輸出是A(Vp-Vn)。
這意味著,運(yùn)放輸出端是只對差分信號(Vp-Vn)有響應(yīng),而對單獨(dú)的Vp和Vn這兩個(gè)共模信號沒有響應(yīng)。而此時(shí)的放大倍數(shù)A也可以理解為是差模增益?;诖朔治?,對運(yùn)放而言,只對輸入端的差值大小(Vp-Vn)感興趣,而對Vp和Vn的具體大小不感興趣。這里也解釋了為啥運(yùn)放不需要專門的參考地端子,只要Vp、Vn、V+、V-具有相同的參考地,運(yùn)放就只關(guān)心輸入端的差值。
因此,我們可以進(jìn)一步理解運(yùn)放是具有差分輸入和單端輸出的放大器。
總 結(jié)
今天先聊到這里,討論的內(nèi)容比較簡單:
①運(yùn)放是否需要專門的端子接地?
不需要;
②如果沒有接地,如何工作?
只要運(yùn)放各端子具有相同參考地,運(yùn)放只對差分信號(Vp-Vn)有響應(yīng),而對單獨(dú)的Vp和Vn這兩個(gè)共模信號沒有響應(yīng)。
審核編輯:劉清
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