運算放大器工作時,由輸出訊號得出輸入訊號的過程嚴謹嗎?

時間 2021-05-11 17:26:56

1樓:英飛凌

現代運算放大器的電壓增益高,達到幾十到幾百V/mV,輸入偏置電壓(Input offset voltage)只有幾個mV,輸入偏置電流(Input bias current)只有幾個nA,因此輸入訊號經過運放和外圍電路得到輸出訊號是非常精確的(當然外圍電路,特別是電阻的精度非常重要)。

2樓:Donghae

開環狀態下不嚴謹,由於運放具有很高的增益,輸出電壓等於輸入訊號與增益的乘積,即使乙個很微小的訊號輸出也能達到滿載(供電電壓)此時類似於比較器,就是速度慢點,這個時候就不是線性的。

反饋狀態時,同相反相放大電路,可以任意設定並控制增益達到想要的結果,此時才是線性可控的。

3樓:熱那亞的咕咕鳥

額我沒太明白什麼意思不過運放工作的前提是先建立工作點,對於bjt來說是線性區對於mos來說是飽和區這有這樣運放才能保證增益較大,才能用所謂的虛短虛斷,而所謂的工作點就是共模電平,有輸入共模也有輸出共模,差分訊號疊加在共模訊號上就是運放的輸入輸出訊號了

4樓:朱帥

看到這個問題本能的就想回答,因為這也是我作為初學者時搞不明白的問題

下面開始解題

①首先提出乙個問題:如下電路輸入乙個階躍訊號,運放輸出會像右圖那樣階躍輸出乙個訊號?(Vin*A >> Vcc,假設運放輸出飽和電壓就是Vcc)

答案肯定不是的,運放輸出端對地會有寄生電容吧,運放內部三極體也會有擴散電容和寄生電容吧不管怎麼著運放輸出放大電壓也需要時間吧,所以運放對於這樣輸入階躍訊號輸出會是什麼樣的呢???看下圖

運放電壓輸出是要有個過程的,如上圖電壓逐步往上公升,直到到達電壓Vcc(經過多長時間到達Vcc,先不管,反正很短就是了)

這是乙個同相比例放大電路,輸入訊號還是乙個階躍訊號,那輸出訊號Vo是什麼樣的呢?

如下圖:

在t0時刻,運放的目標是要輸出電壓[Vo]( [Vo]=A*(V+ - V-) ),但是這個目標不是一下子能達到的,運放在t0時刻還沒反應過來呢,此時運放輸出Vo為0V,由於運放輸入是虛斷的,所以經電阻R1和Rf的分壓得到反向輸入端電壓V- = 0* R1/(Rf+R1) = 0V,從0時刻運放開始追趕它的目標了,輸出電壓緩慢的上公升(實際緩慢嗎?當然很快,這裡只是把上公升的這段過程提出來這樣說罷了)

當運放輸出在追趕它的目標電壓[Vo]的時候,Rf和R1也在對運放輸出的電壓Vo進行分壓操作(V- = Vo* R1/(Rf+R1)),所以運放的反向輸入端電壓V-也是在逐漸上公升的,如下圖所示:

運放反向輸入端電壓V-是逐漸上公升的,那麼運放輸出目標電壓[Vo]是不斷減小的( 哇……目標電壓不斷靠近運放輸出電壓,運放輸出電壓很快就追到他的目標電壓了(`)**ω)

( [Vo]=A*(V+ - V-) ,V+不變為Vin),在短時間內運放的實際輸出電壓還是小於目標電壓的,如上圖所示,運放在t1,t2時刻實際輸出電壓都小於它當前時刻的目標電壓

所以在一段時間內運放是一直在追趕它的目標電壓,但是這個目標是不斷在縮小的,終於在tn時刻運放追趕上了它的目標電壓[Vo]。OK,那運放追趕上它的目標電壓這一刻是不是意味著 V0 = [Vo] = A*(V+ - V-)這個公式成立了呢?

答案那是毫無疑問的成立吧

那好,V0 = [Vo] = A*(V+ - V-)這個公式成立了,那運放還存在下一時刻的目標電壓[Vo]嗎?

當然存在,那它的下個時刻的目標電壓是多少?答案當然還是它前一時刻的目標電壓[Vo]

(V0 = [Vo] ),所以上圖中虛線的部分是不存在的了,從tn時刻以後V0 和 [Vo] 曲線重疊。為什麼???因為運放輸出電壓沒有動力再上公升了。

運放輸出電壓Vo上公升的動力是什麼??? 那就是[Vo] >Vo呀,它一直要追趕它的目標啊

那最終Vo具體的電壓值為多少????答案如下圖

V0= A*(V+ - V-) 推出 V- = V+ - Vo/A ,由於A非常的大所以Vo/A≈0,所以V- ≈ V+ ≈ Vin,終於在tn時刻反向輸入端電壓V-也追趕上V+了,正反相輸入端電壓幾乎一樣(V-要比V+小那麼一點點),這也就是虛短的由來。

而由電阻R1和Rf的分壓可知V- = Vo* R1/(Rf+R1) 推出 V0= V- *(R1+Rf)/R1=V-*(1+Rf/R1)

因為V- ≈ V+,所以V0 ≈ V+*(1+Rf/R1) ≈ Vin*(1+Rf/R1)

綜上可以得出當運放採用負反饋時,反饋訊號會把運放拉向線性區,至於題主提出的問題我覺得正確的答案應該是先得到線性區,再從線性區得到輸出電壓

5樓:大灰灰老師

下結論之前呢,最好要給出前提,是為嚴謹。但這個問題的前提很簡單,即「輸出沒飽和」,等效於「線性區」,等效於「可以按線性規律從輸出匯出輸入」,沒毛病~

6樓:薩多卡

對於樓主的問題,我沒有十分理解。

首先,放大器的輸入差不決定輸出電壓,而是決定輸出偏離直流工作點的電壓。

樓主可能是初學者,建議看一下運放的負反饋理論和共模反饋原理。

想要自己從頭開始設計乙個運算放大器,有沒有一步一步計算的案例?

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