导言
大多数运算扩大器电路都是作业在深度负反应状况,咱们在剖析此类电路经常选用运算扩大器的抱负化模型(即使用虚短虚断技能),而事实上这种抱负化模型疏忽了运算扩大器开环增益,输入输出电阻的非抱负化给运算扩大器电路形成的影响。所以咱们用一种愈加近似的办法一等效负反应模型剖析运算扩大器电路。
1.运算扩大器电路的等效负反应模型
剖析图1所示的同相扩大器,这是一个典型的负反应体系,将它等效成图2所示的负反应电路的根本结构。其间α为该扩大器的前向增益,称为该运算扩大器电路的开环增益。β为该反应网络的增益,称为该运算扩大器电路的反应系数。为了求出B,除掉悉数输入源,堵截运算扩大器并用它的输入电阻rd和输出电阻r0替代,以坚持相同的负载状况。然后,经由r0外加一个测验源vT,如图3所示,求出跨在rd上的差值vD,则
该式简单整理成
现在来剖析图2的负反应体系。依据操控理论知识可得该体系的闭环增益
将式(1)代入式(3),并令rd→∞ ,r0→0得到抱负状况 Aideal=(R1+R2)/R1
这与用抱负模型得出的结果是共同的。
关于反相运算扩大器电路,能够用相同的办法求得反应系数,并树立其负反应电路模型(该模型与同相电路是不同的,由于输入是加在同一个电路的不同点上),然后得出A和Aideal的值。
3.环路增益对运算扩大器电路闭环参数的影响
界说环路增益T=αβ,从式(2)知闭环增益能够被表明成下面具有深入见地的方式:
A=Aideal (1/(1+1/T))
由上式可知,咱们在规划运算扩大器电路时,应使T越大越好。
下面运用老练的运算扩大器模型来导出同相闭环输入电阻和输出电阻的表达式。
为了求出Ri,在图4中加测验电压v,求出该测验源的正端流出的电流i, 然后令Ri=v/i。求解得到:
关于足够大的a,可省略最终一项,又在一个精心规划好的电路中,r0《
参照图5,再次运用测验电压技能,相同能够求得
典型的rd是兆欧级乃至更大,R1和R2是千欧级,而r0是百欧级,因而r0/R1,r0/rd和R2/rd可省略,得出
关于反相结构可用相同的办法求得输入电阻跟输出电阻,这儿直接给出近似表达式
Ri R1(Rl为信号源与反相端之间的电阻)
R0 r0/(1+T)
3.环路增益对运算扩大器电路安稳性的影响
使用负反应扩大电路环路增益的频率特性能够判别电路闭环后是否发生自激振动,即电路是否安稳。从图2能够看出,在电路发生自激振动时,
当运放电路环路增益的频率特性T(f)满意上述条件时,运放电路就会发生自激振动。要使电路安稳作业,有必要消除发生自激振动的条件,此处不做深入探讨。
4.结束语
综上所述,环路增益T在运算扩大器构成的负反应电路中起着中心的效果,关于给定的运算扩大器开环增益值α,环路增益T越大,闭环参数越挨近抱负值,一起T的频率特性还决议了一个运算扩大器负反应电路是否安稳或相反发生振动。这些对咱们在规划运算扩大器电路时有重要的参考价值。
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