放大器應用

2022-08-02 19:51:06 字數 2044 閱讀 3082

分析:設放大器為理想放大器。圖中點2處電壓為v-,點0處電壓為v+ 。由於是負反饋,v+=v- ,因為正向輸入端接地,所以 v+=v-=0又由於輸入阻抗高,以至於(幾乎)無電流流入放大器,所以流過r2的電流和流過r1的電流大小相等(為 vin/r1),而v- = vout + r2 * ir2 =  vout + r2 * (vin/r1)。所以得到 vout = -vin * (r2/r1) 。增益為 -r2/r1 ,該值與放大器開環增益a無關,輸入與輸出反相。

輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出)

分析:分析方法與反相放大器相似。v+ = v- =vin , ir2=ir1=vin/r1 ,  vout = v- + r2 * ir2 =vin + vin * (r2/r1) 。整理一下,vout = vin * (1 + r2/r1) ,增益為 (1 + r2/r1)。

輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出)

原理:利用了流過電容的電流是其兩端電壓對時間的微分的特性。

電路表現:vout 正比於vin 對時間的微分。

分析:電路中r3作用是提高電路穩定性,在研究電路性質時可暫時忽略(可在r1處併聯乙個小電容進一步提高穩定性)。思路在於將輸入電壓加到電容上,得到的電流便是電壓對時間的微分,然後利用放大器輸入阻抗高的特點,使電容電流完全流入電阻r1,獲得電壓,則此電壓與輸入電壓對時間的微分成正比。圖中流經c2的電流大小等於流經r1的電流大小,c2兩端電壓為vin, 故ir1 =ic2=c * (dvin/dt) 。又有vout = -r1 * ir1 。

所以vout = -r1*c* (dvin/dt) 。可知vout 與vin對時間的微分成正比。

輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出)

利用了電容兩端電壓是通過它的電流的積分的性質。

電路表現:vout 正比於vin 對時間的積分。

分析:類似於微分電路,此處將輸入電壓加在電阻上得到電流,再使此電流流經電容,從而獲得與輸入的積分成正比的輸出。

輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出)

由於放大器開環增益大,所以vout始終飽和,vin > vref 時輸出為正向最大,vin

< vref時輸出為負向最大。如果輸入有雜訊,在輸入接近零點處可能會造成輸出不穩定。

無雜訊輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出,vres=0v)

以上圖為例,vout 可能是+5v或-5v,當vout為+5v時,v+為vout * r2/(r1+r2),在上圖情況即為2.5v,則當vin > 2.5v 時,輸出翻轉,此時v+為-2.5v,只有當vin

< -2.5v時輸出才能再次翻轉。 

滯回曲線如圖

輸入輸出波形如下(模擬環境,藍色輸入,綠色輸出)

放大器初探

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