結(jié)合proteus仿真運(yùn)算放大器理解與學(xué)習(xí)

1、結(jié)合proteus8仿真，運(yùn)算放大器理解與學(xué)習(xí)初學(xué)運(yùn)算放大器時(shí)，真是一知半解，完全搞不清楚啥是啥。后來從事硬件工作后，運(yùn)算放大器的應(yīng)用非常廣泛，所以結(jié)合Proteus8仿真軟件重新整理了一下運(yùn)算放大器基本電路的工作原理，并結(jié)合仿真結(jié)果對其進(jìn)行分析。在本文的學(xué)習(xí)中，不再對運(yùn)算放大器進(jìn)行廢話連篇的“上至五千年回顧，下至八百年展望”套路表述，我們直接進(jìn)入正題，有不足或不對之處，懇請批評指正，不勝感激！本文將從以下幾個(gè)方面展開：一、 運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)和其兩大特性（“虛短”“虛斷”）；二、 運(yùn)算放大器基本電路原理分析和仿真結(jié)果；一、 運(yùn)算放大器的結(jié)構(gòu)和其兩大特性（“虛短”“虛斷”）為理解方便和考慮初學(xué)時(shí)

2、減少難度，在此不詳細(xì)介紹運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，經(jīng)典uA741運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖如圖1所示，放大器內(nèi)部主要由三極管組成；電路符號如圖2所示。其經(jīng)典之處是由于4、7引腳接入正負(fù)電源，即使沒有負(fù)反饋（偏置電路）也可保證6引腳的輸出電壓不會被無限放大，以確保電路安全。I+ U+圖 2 uA741電路符號圖 1 uA741運(yùn)放內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖I- U-正是由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才使得運(yùn)算放大器有“虛短”和“虛斷”兩大特性。理解這兩點(diǎn)將對電路分析有至關(guān)重要的作用。如圖2中，“2”引腳為反相輸入端，“3”引腳為同向輸入端?！疤摂唷笔侵篙斎胱杩梗衫斫鉃殡娮瑁┓浅４?，即從“2”“3”引腳輸入的電流幾乎為0（在下面的仿真中

3、將會驗(yàn)證），I+I-0; “虛短”是指“2”“3”引腳之間幾乎無壓降，即U+U-。如果暫時(shí)無法從內(nèi)部電路圖理解這兩個(gè)特性也沒關(guān)系，只要在我們電路分析時(shí)會正確運(yùn)用即可。二、運(yùn)算放大器基本電路原理分析和仿真結(jié)果；拿到一個(gè)原理圖，我們首先要判斷是反向放大器還是同相放大器，判斷的依據(jù)很簡單，就是看信號是從同相端（“3”引腳）還是從反相端（“2”引腳）輸入，從同相端輸入，即為同相放大器。根據(jù)以下幾個(gè)仿真實(shí)例，認(rèn)認(rèn)真真的弄明白后，相信你就能基本掌握放大器基本電路原理和分析方法，即使以后遇到再復(fù)雜的電路都能迎刃而解。如圖3所示，是一個(gè)反向放大器電路仿真結(jié)果，反向輸入端為+5V直流電壓，同向輸入端接地，輸出端

4、通過R2 形成負(fù)反饋。UIUO節(jié)點(diǎn)P圖 3反向放大器電路仿真結(jié)果圖中 為電流探針，用來顯示支路上的電流；圖標(biāo) 為電壓探針，顯示支路上的電壓。放大器反相輸入端的電流（節(jié)點(diǎn)P之后）I=1.0×10-5，幾乎為零，電流無法從 “2”端口流入放大器，體現(xiàn)了輸入高阻態(tài)“虛斷”的特性。從仿真結(jié)果可以看出，電流從節(jié)點(diǎn)P向下流經(jīng)R2到達(dá)輸出端，因此流經(jīng)R1、R2的電流I1= I2?！?”引腳接地，又由于“2”“3”引腳“虛短”特性，U+U-0。因此可以假想認(rèn)為整個(gè)電路中共有兩條回路：回路1：+5VR1“2”“3”接地回路2：地“3”“2”R2Uo回路1中的電流：I1=5V1K=0.005A;所以輸出

5、端電壓UO=-I1×2K=-10V在以上分析過程中務(wù)必要正確理解和運(yùn)用“虛斷”和“虛短”特性，理論推導(dǎo)過程如下：I1=UIR1 UO=-I1×R2=-R2R1UI這就是反向放大器基本電路原理分析，從推導(dǎo)公式可得，輸入電壓一定時(shí)，輸出電壓大小與R2R1比值成正比，因此，為得到合適的放大倍數(shù)，我們只需調(diào)整電阻R1R2阻值關(guān)系即可。圖3的實(shí)例中，R2=2 R1,因此放大倍數(shù)為2.如圖4所示，是一個(gè)同向放大器電路仿真結(jié)果，同向輸入端為+2V直流電壓，反向輸入端與輸出端連接形成負(fù)反饋，結(jié)合仿真結(jié)果，進(jìn)行分析如下：圖 4 同向放大器仿真結(jié)果UoUI由于“虛短”特性，U+U-，“2”引腳端電壓為+2V，電路中也有兩個(gè)回路：回路1，“2”引腳R7接地;回路2，UoR6R7接地R6、R7串聯(lián)，電流相等，可得：UIR7=UoR7+R6即輸