运放放大倍数计算公式 |
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1、同相放大器
运放的同相放大器形式,它的输出信号与输入信号的相位相同,即:同一时刻的极性是相同的。 同相放大器的电路形式,如下图所示: 运放的同相放大器形式 同相放大器的增益,由Rf和Rs决定,并且总是大于1。 增益K计算公式如下: K = 1 + Rf / Rs 同相放大器,施加的反馈方式是电压串联负反馈,这种负反馈具有增大输入电阻、降低输出电阻的作用。 然而,反馈深度又决定了输入电阻、输出电阻的改变程度。 当Rs的阻值接近无穷大时,同相放大器的增益无限接近1,此时的效果等效为电压跟随器,此时把Rf减小到0,性能基本不变,此时,电压跟随器的电路形式如下图所示: 运放的电压跟随器形式 电压跟随器,通常用在高阻抗电路与低阻抗负载之间的匹配,起到缓冲/隔离的作用。 由于电压跟随器,有很深的负反馈,获得的缓冲/隔离作用远胜于单个分立元件组成的电压跟随器。 2、反相放大器运放的反相放大器形式,它的输出信号与输入信号的相位相反,即:同一时刻的极性是相反的。 反相放大器的电路形式,如下图所示: 运放的反相放大器形式 反相放大器的增益,由Rf和Rs决定,增益可以小于1、等于1、大于1。 增益K计算公式如下: K = - Rf / Rs 式中的‘负号’表示输出极性与输入极性相反。 反相放大器,施加的反馈方式是电压并联负反馈,这种负反馈,能减小输入和输出电阻的作用。 然而,反馈深度又决定了输入电阻、输出电阻的改变程度。 由于负反馈的作用,运放的反相输入端成为交流电位与地相等的虚地。 利用这个虚地,反相放大器可以成为多个输入信号叠加的加法器。 运放的加法器形式,如下图所示: 运放的加法器形式 加法器的输出信号 Ao ≈ - Rf · (1/R1·V1 + 1/R2·V2 + ... + 1/Rn·Vn) 可见,输出信号是各个输入信号按比例叠加的结果,电阻R1至Rn可以分别控制各个输入信号的混合比例。 加法器在多路信号的混合上有着很多的应用。 反相放大器,在单管放大电路上也有一样的用法,如下图所示: 单管与运放组成的反相放大器对比 3、积分器如果把反相放大器的电阻Rf用电容Cf替换,此时就变成了一个积分器。 如下图所示: 积分器 积分器,实质上等效于一个低通滤波器,滤波器的截止频率fo的计算公式如下: fo = 1 / 2π · Cf · Rs 当输入频率等于fo时,积分器的增益等于1。 当输入频率低于fo时,积分器的增益以6dB/oct的斜率,随着输入频率的降低而升高,直到达到运放的开环增益为止。 积分器常用于取出信号中的直流分量。 如果使用单纯RC型低通滤波器,来获得同样的效果,电容取值要比积分器的Cf大得多,需要的容量大概是开环增益值乘以Cf这个数值,这几乎不能实现,或者是造价太高了。 因此积分器,被大量用在伺服系统中,有些音频放大器,就是利用运放的积分器,组成DC伺服电路,以便让放大器的直流偏移电压控制在最小值。 以上是运放的基本应用。 除此之外,在音频设备中,利用运放还能做一些辅助功能。 比如,做成理想二极管电路,提供良好的AC/DC变换,用来解调音频信号; 比如,做成对数放大器、反对数放大器,用来做VU电平的指示; 比如,做成比较器,提供保护功能; 比如,做成逻辑运算器,实现简单的与或非运算。 |
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