集成運算放大器線性應用電路中虛短和虛斷的概念

集成運算放大器線性應用電路中虛短和虛斷的概念

0用電路時的原理在向學生講述集成運算器的線性應用電路時，有必要介紹虛短和虛斷的概念。通常,教材中把虛短和虛斷概念闡述為:由于理想運放的差模電壓增益A1運放輸出端是否可以被正常放(1)對虛短的疑問通用型運放的差模電壓增益A按照以往建立的虛短概念,就會有如下疑問:(1)虛短是否合理問題。因為對于小信號或弱信號而言,1.3mV的輸入電壓已經不能認為是太小的信號了,特別是從傳感器獲得的信號甚至比該值還小,若1.3mV都能忽略,豈不是運放輸出端不會得到被正常放大的信號了嗎?(2)對已知頻率不高且動態(tài)范圍小于1.3mV的輸入信號,運放直接開環(huán)應用,豈不是能獲得更好的放大效果嗎?(3)雖然接受了虛短概念,但如何量化地選擇外圍器件參數(shù),才能滿足運放線性應用的要求?(2)對虛斷的疑問由于通用雙極型運放差模輸入電阻r問題提得很尖銳,也非常合理。但是如何能科學合理地回答并解決這些問題,還需要深入研究。筆者認為,只有從原理上闡述清楚運放線性應用電路為何必須施加深度負反饋,才能得到滿意的所需結果或結論。2負回報的概念和功能2.1放大電路參數(shù)設計放大電路中的負反饋可以理解為,把放大器輸出信號的一部分或者是全部,按照一定方式,通過反饋通路送回到輸入回路,影響凈輸入量,使凈輸入量減小,進而影響整個電路的性能。帶有負反饋的放大電路在中頻段各種參數(shù)為實數(shù)范圍之內,可抽象如圖1表示。其中,x該放大電路的閉環(huán)增益為一般把上式中的分母(1+A2.2負反饋對放大電路的輸入量的影響討論虛短和虛斷問題更關心負反饋對輸入回路參數(shù)的影響。當滿足(1+A串聯(lián)深度負反饋時,有u并聯(lián)深度負反饋時,有i2.3放大電路及其改進雖然我們把滿足(1+A對于工程應用放大電路來講,一般對精度要求并不是很高,相對誤差≤10%的放大器已經足夠滿足要求了。因此,當取A3虛短和虛斷的形成機理由于虛短和虛斷均發(fā)生在運放的輸入端,而負反饋組態(tài)在輸入回路只有串聯(lián)或并聯(lián)兩種形式,所以可以通過圖2所示兩個典型的運放線性應用電路作為實例,闡述虛短和虛斷的形成機理。1)串聯(lián)負反饋形式如圖2(a)電路,反饋系數(shù)F通過對圖2(a)電路的討論可知:u2)并聯(lián)負反饋形式如圖2(b)所示的電路反饋系數(shù)F通過對圖2(b)電路討論,可得到u3)關于虛短和虛斷的結論由于負反饋組態(tài)在輸入回路只有串聯(lián)或并聯(lián)兩種形式,通過以上討論得到的結論是:無論集成運放采用串聯(lián)或并聯(lián),只要反饋網絡設計合理,滿足深度負反饋條件,均能得到u4配套元件參數(shù)分析與驗證雖然運放開環(huán)差模增益很大,輸入電阻也很高,加入負反饋后很容易滿足深度反饋條件,但是并不是僅僅存在負反饋就能達到要求。我們應考慮實際運放參數(shù),做好量值上的分析與驗證,以判斷配套元件參數(shù)是否合理。例如,若假設某運放開環(huán)差模增益A對于圖2(a)電路,結合運放A一般而言,對于反饋通路電阻如圖2中R5運放線性應用中的問題和思維方式問題,都有雜教師在“電路原理”課程的講述方式上,無論是分析電路還是設計電路,都采用了嚴密思維方式。而“模擬電子技術基礎”課程在講述方式上,往往采取近似的工程方法,主要采用定性分析與近似求解的方法,即按照盡量簡化問題的思維方式處理問題。雖然這兩門課程前后的知識聯(lián)系緊密,但分析與解決問題的做法和思維方式卻相差甚大。講授“模擬電子技術基礎”課程的教師,都會感覺到初學該課程的學生理解和接受工程思維方式存在困難。本文所介紹的運放線性應用中虛短和虛斷問題,采用的就是從嚴密思維分析問題向工程化近似求解方式逐步過渡的一種方法,既嚴密地推導了帶有負反饋放大電路的理論表達形式,又根據(jù)深度負反饋條件采取了近似計算。不僅介紹了深度負反饋條件下運放線性應用時定性分析問題和定量設計電路的方法,而且又結合運放具體參數(shù)