三个经典的运放电路

Posted 2022-12-10 工程师看海

原文来自公众号：工程师看海 

对于运算放大器而言，分析的思路大同小异，都是以“虚短虚断”为基本原则，这里结合虚短虚断原则，介绍下反相放大电路、同相放大电路和跟随器的计算过程，理解这三个过程以后，就可以举一反三，计算其他结构的放大电路。

虚短原则：对于电压而言，运放的同相端和反相端接近短路，二者电位相等；

虚断原则：对于电流而言，运放的同相端和反相端接近断路，二者电流为0；

1. 反相放大电路

下图是反相放大电路，特点是输入信号Ui接到运放的反相输入端，运放同相输入端接地。

根据虚短的原则，A点的电压和同相端相等，都是GND。

根据虚断原则，电流没有从运放的-端输入，电流路径见下图虚线。因此流过R1的电流等于流过Rf的电流，只要一个方程就求解出传递公式：

(Ui - 0) / R1 = (0 - Uo) / Rf

整理得：

是不是非常简单？

1. 同相放大电路

同样的分析思路，咱们再来分析下同相放大电路。

根据虚短原则，‘+’与‘-’电位相等，即A点电位等于输入电压Ui；

根据虚断原则，‘+’与‘-’之间不走电流，电流路径见下图虚线，因此流过R1的电流等于流过Rf的电流，只要一个方程就求解出传递公式：

(Ui - 0) / R1 = (Uo - Ui) / Rf

整理得：

1. 跟随器

有的信号源输出阻抗R1很大，那么负载采集到的信号就小了，为了降低阻抗，增加采样精度，跟随器是一个常见的降低阻抗方案。

跟随器的特点是输入阻抗非常大，常常达到几十MΩ甚至上GΩ，而跟随器的输出阻抗又非常非常小，如此就可以增加驱动能力，下图是加入跟随器后的示意图，R3非常小了，因此Uload就更准确了。

下图是跟随器的原理图：

根据虚短原则，A点电位等于Ui等于U0；

根据虚断原则，‘+’‘-’之间几乎无电流通过，输入阻抗非常高，输出阻抗很小，提高了驱动能力。

以上就是3个非常经典的运放电路分析过程。

留一个问题，为什么通过匹配外围电阻设置的放大倍数往往只有十几倍或几十倍，而不能达到几千或者几万倍？咱们后面会详细介绍。

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