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信号链基础知识1:最基本的构建块–运算放大器

该系列文章主要着眼于模拟信号链的基本构建块。第一部分主要探讨运算放大器。欢迎来到信号链基础知识系列,这些是描述模拟信号链如何运行的文章。在本文中,我们所探讨的话题包括模拟信号处理以及支持这些功能所

  该系列文章首要着眼于模仿信号链的根本构建块。榜首部分首要讨论运算扩大器。欢迎来到信号链基础知识系列,这些是描绘模仿信号链怎么运转的文章。在本文中,咱们所讨论的论题包含模仿信号处理以及支撑这些功用所有必要的器材。欢迎多提保贵定见和主张,他们甚至有或许成为未来讨论的论题。

  根本的构建块–运算扩大器Block

  信号链最根本的构建块是运算扩大器 (op amp)(请参见图 1)。最简略的运算扩大器其实便是一个具有无限输入阻抗差动输入的器材和一个具有趋向于无穷大增益的压控电压源。只是依托这些特性的效果微乎其微,但是在使用了各种反应技能今后,其就变成一款极为有用的器材了。

    

 

  图 1 抱负的运算扩大器

  从该电路中能够看到的抱负的运算扩大器的传输函数为:

    

 

  假如 Aol(开环增益)的值非常大,那么该电路简直没有什么价值可言。一项有关产品数据规范的调查研究标明,在生产过程中咱们无法对 Aol 的绝对值进行严格控制。不过能够经过增加负反应来处理该问题,如图 2 所示。

    

 

  图 2 具有反应功用的抱负的运算扩大器

  因为在输入引脚上能够没有电流,因而流经 Ri 的电流有必要要与流经 Rf 的电流持平。用方程式表明如下:

    

 

  将两项兼并、设置 V2=0 并假定开环增益非常大,然后得出规范闭环增益 (Acl) 方程式:

    

 

  请注意,从榜首个方程式能够看出运算扩大器对输入电压之间的差进行了扩大。只需运算扩大器在线性形式下运转,则输入引脚就会处于相同的电压(请参见图 3)。

    

 

  图 3 反相运算扩大器结构的规范电路图

  关于非反相结构而言,该增益方程式的成果略有不同(请参见图 4)。

    

 

  图 4 非反相运算扩大器的结构

  假如 Aol 的值非常大,那么增益方程式则简化为:

    

 

  传输函数的完好开发能够鄙人方相关的东西选项中看到。该函数开发还适用于 Aol 小于无穷大的状况。

  首要了解这一根本构建块能够完结很多模仿计算电路的装备作业。在未来的文章中,将屡次用到此处发生的这三个根本概念:即 Aol 值非常大时的增益方程式、限制 Aol 值时的增益方程式以及运算扩大器对输出的驱动,如将输入引脚保持在相同的电压上。

  东西选项:闭环增益方程式的开发

  关于非反相结构而言:

    

 

  当 Aol 值非常大时,则该方程式则简化为:

    

 

  这是抱负条件下的闭环增益方程式,其间 Aol 值非常大。当开环增益小于抱负条件时,实践的闭环增益方程式将变为:

    

 

  因为 Aol 值将总是小于无穷大,因而在增益方程式中总会存在一些差错。一般, Aol 值能够足够大,然后该差错能够忽略不计。

  反相条件下相似的函数开发:

    

 

  当 Aol 值非常大时,该方程则简化为:

    

 

  这是抱负条件下的闭环增益方程式,其间 Aol 值非常大。当开环增益小于抱负条件时,实践的闭环增益方程式将变为:

    

 

  请注意,此处的 Acl 值为非反相 Acl 值。

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