含运算放大器电路的分析

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【含理想运算放大器线性电路分析思路】利用理想运算放大器的虚短和虚断特性,在运放工作于线性区的前提下,按以下步骤分析:

第一步:按照虚短特性,找出各结点对地电位。

第二步:按照虚断特性,列写结点分析方程(输出结点除外)。

1、比例放大电路

【例5-3-2】 求图5-3-1 所示运算放大器的输出电压。

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解:根据虚短和虚断的概念,含运算放大器电路的分析含运算放大器电路的分析,图中结点的KCL方程(即为结点分析方程)为

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解得

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输入电压信号含运算放大器电路的分析加到运算放大器的同相输入端与地之间,输出电压含运算放大器电路的分析含运算放大器电路的分析同相位,故称该电路为同相放大电路。

在图5-3-1的同相放大电路中,令含运算放大器电路的分析,则得如图5-3-2所示的电路。由于输出电压含运算放大器电路的分析就是含运算放大器电路的分析,利用虚短特性,得到

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结果表明,输出电压与输入电压是相同的,该电路称为电压跟随器。虽然电压跟随器不改变输入电压,但是它的输入电阻含运算放大器电路的分析,故它在电路中常用做阻抗变换器或缓冲器。

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【例5-3-3】 求图5-3-3所示电路中运算放大器的输出电压含运算放大器电路的分析

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解 同相输入端接地,由虚短特性可知

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结合虚断特性,对反相端输入结点列写KCL方程

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解得              含运算放大器电路的分析

输出电压与输入电压反号,大小仅取决于含运算放大器电路的分析含运算放大器电路的分析之比,因此该电路就有反相放大的作用,称为反相放大器。

2、加法电路

【例5-3-4】 求图5-3-4所示电路中,运算放大器的输出电压含运算放大器电路的分析

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解:由虚短可知含运算放大器电路的分析。结合虚断特性对反相输入端结点列写KCL方程

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解得            含运算放大器电路的分析

这是求和(加法)运算的表达式,式中负号是因反相输入引起,若含运算放大器电路的分析,则结果变为:含运算放大器电路的分析。 图5-3-4的输出再接一级反相放大电路,则可消去负号,实现加法运算。该求和电路可以扩展到多个输入电压相加。

3、差分放大电路

图5-3-5是用来实现两个电压含运算放大器电路的分析含运算放大器电路的分析相减的求差电路,又称为差分放大电路。从电路结构上看,它是反相输入同相输入结合的放大电路。

【例5-3-5】 求图5-3-5所示电路中运算放大器的输出电压含运算放大器电路的分析

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解:利用虚断,对两个输入结点列写KCL方程

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且                含运算放大器电路的分析

联立上述三个方程,消去含运算放大器电路的分析,得

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结果表明:输出电压含运算放大器电路的分析与两输入电压之差含运算放大器电路的分析成比例,即实现了差分放大功能,故这一电路称为差分放大器。

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