01一般反相/同相放大電路中都會有一個平衡電阻,這個平衡電阻的作用是什么呢?
芯片內部的電路通常都是直接耦合的,它能夠自動調節靜態工作點,但是,如果某個輸入引腳被直接接到了電源或者地,它的自動調節功能就不正常了,因為芯片內部的晶體管無法抬高地線的電壓,也無法拉低電源的電壓,這就導致芯片不能滿足虛短、虛斷的條件,電路需要另外分析。
(2)消除靜態基極電流對輸出電壓的影響,大小應與兩輸入端外界直流通路的等效電阻值平衡,這也是其得名的原因。
02同相比例運算放大器,在反饋電阻上并一個電容的作用是什么?
(1)反饋電阻并電容形成一個高通濾波器, 局部高頻率放大特別厲害。
(2)防止自激。
03運算放大器同相放大電路如果不接平衡電阻有什么后果?
燒毀運算放大器,有可能損壞運放,電阻能起到分壓的作用。
04在運算放大器輸入端上拉電容,下拉電阻能起到什么作用?
是為了獲得正反饋和負反饋的問題,這要看具體連接。比如我把現在輸入電壓信號,輸出電壓信號,再在輸出端取出一根線連到輸入段,那么由于上面的那個電阻,部分輸出信號通過該電阻后獲得一個電壓值,對輸入的電壓進行分流,使得輸入電壓變小,這就是一個負反饋。因為信號源輸出的信號總是不變的,通過負反饋可以對輸出的信號進行矯正。
05運算放大器接成積分器,在積分電容的兩端并聯電阻RF的作用是什么?
泄放電阻,用于防止輸出電壓失控。
06為什么一般都在運算放大器輸入端串聯電阻和電容?
如果你熟悉運算放大器的內部電路的話,你會知道,不論什么運算放大器都是由幾個幾個晶體管或是MOS管組成。在沒有外接元件的情況下,運算放大器就是個比較器,同相端電壓高的時候,會輸出近似于正電壓的電平,反之也一樣……但這樣運放似乎沒有什么太大的用處,只有在外接電路的時候,構成反饋形式,才會使運放有放大、翻轉等功能。
07運算放大器同相放大電路如果平衡電阻不對有什么后果?
(1)同相反相端不平衡,輸入為0時也會有輸出,輸入信號時輸出值總比理論輸出值大(或小)一個固定的數。
(2)輸入偏置電流引起的誤差不能被消除。
08理想集成運算放大器的放大倍數是多少?輸入阻抗是多少?其同相輸入端和反相輸入端之間的電壓是多少?
放大倍數是無窮大,輸入阻抗是無窮小,同向輸入和反向輸入之間電壓幾乎相同。
09為什么理想運算放大器的開環增益為無限大?
(1)實際的運放開環增益達到10萬以上,非常非常大所以把實際運算放大器理的開環增益想化為無窮大,并由此導出虛地。
(2)導出虛地只是針對反相放大器而言吧。運算放大器的開環增益無窮大,可以使得我們在設計電路的時候,閉環增益可以不受開環增益的限制,而僅僅取決于外部元件。就是犧牲大的開環增益換取閉環增益的穩定性。
(3)導出虛地是針對運放在負反饋接法時不僅僅是反相放大器;正反饋時沒有虛地。
(4)很好理解假設增益很小,則對于一個輸出電壓,加在運放兩端的電壓的差值相對較大,如果接成負反饋狀態,就會帶來運放兩端的電壓的不一致,從而引起放大的誤差。
(5)運放“虛短” 的實現有兩個條件:
1 ) 運放的開環增益A 要足夠大;
2 ) 要有負反饋電路。
10將輸入信號直接加到同相輸入端,反相輸入端通過電阻接地,為什么U_ = U+ =Ui≠0?不是虛地嗎?
問題補充:構成虛短要滿足一定的條件,那構成虛地也要滿足一定的條件?是什么?為什么?
(1) 在同相放大電路中,輸出通過反饋的作用,使得U(+)自動的跟蹤U(-),這樣U(+)-U(-)就會接近于0。好像兩端短路,所以稱“虛短”。
(2)由于虛短現象和運放的輸入電阻很高,因而流經運放兩個輸入端的電流很小,接近于0,這個現象叫“虛斷”(虛斷是虛短派生的,不要以為兩者矛盾)。
(3)虛地是在反相運放電路中的,(+)端接地,(-)接輸入和反饋網絡。由于虛短的存在,U(-)和U(+)[電位等于0]很接近,所以稱(-)端虛假接地——“虛地”
(4)關于條件:虛短是同相放大電路閉環(簡單說就是有反饋)工作狀態的重要特征,虛地是反相放大電路在閉環工作狀態下的重要特征。注意理解虛短的條件(如“接近相等”),應該就ok 。
11有的運放上電后即使不輸入任何電壓也會有輸出,而且輸出還不小,所以經常用VCC/2作為參考電壓。
(1)運放在沒有任何輸入的情況下有輸出,是由運放本身的設計結構不對稱造成的,即產生了我們常說的輸入失調電壓Vos,它是運放的一個很重要的性能參數。運放常用VCC/2作為參考電壓是因為該運放處在單電源工作狀態下,在此時運放真正的參考是VCC/2,故常在運放正端提供一個VCC/2的直流偏置,在正負雙電源供電時還是常以地為參考的。
運放的選擇需注意很多事項,在不是很嚴格的條件下,常需考慮運放的工作電壓、輸出電流、功耗、增益帶寬積、價格等。當然,當運放在特殊條件下使用時,還需考慮不同的影響因子。
12為什么由運算放大器組成的放大電路一般都采用反相輸入方式?
(1)反相輸入法與同相輸入法的重大區別是:
反相輸入法,由于在同相端接一個平衡電阻到地,而在這個電阻上是沒有電流的(因為運算放大器的輸入電阻極大), 所以這個同相端就近似等于地電位,稱為“虛地”,而反相端與同相端的電位是極接近的,所以,在反相端也存在“虛地”。有虛地的好處是,不存在共模輸入信號,即使這個運算放大器的共模抑制比不高,也保證沒有共模輸出。而同相輸入接法,是沒有“虛地”的,當使用單端輸入信號時,就會產生共模輸入信號,即使使用高共模抑制比的運算放大器,也還是會有共模輸出的。所以,一般在使用時,都會盡量采用反相輸入接法。
(2)正相是振蕩器,反相才能穩定放大器,接入負反饋。
(3)從原理上看,接成同相比例放大電路是可以的。但實際應用時被放大的信號(也就是差模信號)往往很小, 此時就要注意抑制噪聲(通常表現為共模信號)。而同相比例放大電路對共模信號的抑制能力很差,需要放大的信號會被淹沒在噪聲中,不利于后期處理。所以一般選擇抑制能力較好的反相比例放大電路。
13運放的重要特性?
(1)如果運放兩個輸入端上的電壓均為0V,則輸出端電壓也應該等于0V。但事實上,輸出端總有一些電壓,該電壓稱為失調電壓VOS。如果將輸出端的失調電壓除以電路的噪聲增益,得到結果稱為輸入失調電壓或輸入參考失調電壓。這個特性在數據表中通常以VOS給出。VOS被等效成一個與運放反相輸入端串聯的電壓源。必須對放大器的兩個輸入端施加差分電壓,以產生0V輸出。
(2)理想運放的輸入阻抗無窮大,因此不會有電流流入輸入端。但是,在輸入級中使用雙極結晶體管(BJT)的真實運放需要一些工作電流,該電流稱為偏置電流(IB)。通常有兩個偏置電流:IB+和IB-,它們分別流入兩個輸入端。IB值的范圍很大,特殊類型運放的偏置電流低至 60fA(大z每3μs通過一個電子),而一些高速運放的偏置電流可高達幾十mA。
(3)第一款單片運放正常工作所需的電源電壓范圍為±15V。如今,由于電路速度的提高和采用低功率電源(如電池)供電,運放的電源正在向低電壓方向發展。盡管運放的電壓規格通常被指定為對稱的兩極電壓 (如±15 V),但是這些電壓卻不一定要求是對稱電壓或兩極電壓。對運放而言,只要輸入端被偏置在有源區域內(即在共模電壓范圍內),那么±15V的電源就相當于+30V/0V電源,或者+20V/–10V電源。運放沒有接地引腳,除非在單電源供電應用中把負電壓軌接地。運放電路的任何器件都不需要接地。
高速電路的輸入電壓擺幅小于低速器件。器件的速度越高,其幾何形狀就越小,這意味著擊穿電壓就越低。由于擊穿電壓較低,器件就必須工作在較低電源電壓下。如今,運放的擊穿電壓一般為±7V左右,因此高速運放的電源電壓一般為±5V,它們也能工作在+5V的單電源電壓下。
對通用運放來說,電源電壓可以低至+1、8V。這類運放由單電源供電,但這不一定意味必須采用低電源電壓。單電源電壓和低電壓這兩個術語是兩個相關而獨立的概念。
14運算放大器的放大原理是什么?
運算放大器核心是一個差動放大器。就是兩個三極管背靠背連著。共同分擔一個橫流源的電流。三極管一個是運放的正向輸入,一個是反向輸入。正向輸入的三極管放大后送到一個功率放大電路放大輸出。這樣,如果正向輸入端的電壓升高,那么輸出自然也變大了。如果反相輸入端電壓升高,因為反相三級管和正向三級管共同分擔了一個恒流源。反向三級管電流大了,那正向的就要小,所以輸出就會降低。因此叫反向輸入。當然,電路內部還有很多其它的功能部件,但核心就是這樣的。
審核編輯:湯梓紅
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