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放大器分类及放大倍数的计算
放大电路种类电压跟随器电压放大器负反馈电压放大器正反馈电压放大器
加法器同相加法器反相加法器
首先我们来讲讲在模电中,各种放大倍数符号的对比:
A: 增益或放大倍数的通用符号Ac: 共模电压放大倍数Ad: 差模电压放大倍数Ai: 电流放大倍数Au: 电压放大倍数Auf: 有反馈时的电压放大倍数Aus: 考虑信号源内阻时的电压放大倍数
然后,放大倍数指的是什么呢? 放大作用是针对变化量而言的,对于放大电路而言,其放大倍数指的是输出信号与输入信号的变化量之比。对于电压放大倍数或者电流放大倍数,其输入与输出的变化量也不一样。 放大电路种类当我们在讨论放大器之前,我们首先要知道放大器的虚短(短路)和虚断(断路)是怎么回事? 由于运放的电压放大倍数很大,一般的通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在 80 dB 以上(即1万倍以上)。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因此可以推算出运放的差模输入电压不足 1 mV,两输入端近似等电位,相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。虚短得出正负输入端等电位的结论。 虚短的存在是有条件的,这个条件是“运放要处于放大状态且开环增益很大”,(因为要确保运放的开环增益很大,运放处于不同的工作状态会影响开环增益,比如进入饱和区的开环增益A与放大区的开环增益A是不同的!因此才要运放处于放大状态)要满足这个条件只有两种状态: 在开环电路中,输入两端的电压差非常小,不会让运放饱和;在闭环的深度反馈电路中。![]() “虚断”相对于“虚短”理解起来就容易多了,即电流流向运放输入端几乎为零,在上图中体现在 I1 等于 I2 ,这是由于运放输入差模电阻很大,理想运放可近似看为无穷大,如果输入差模电阻是无穷大也就是开路了,所以并没有电流流入,实际运放虽说不是无穷大,但是这个值很大,一般都在 1MΩ 以上,因此流向运放输入端电流很小(可以反推,如果电流为 1mA,就会产生很高的输入差模电压,显然运放不能正常工作了),因此可以近似看为断路,并不是真正的断路,也就是“虚断”。虚断的存在是无条件的,因为这是由它的内部结构决定的,输入电阻大,电流进不去。虚断得出电流不流入流出放大器输入端,而外端电流相等的结论。 电压跟随器
电压追随器的作用: 缓冲:在一定程度上可以避免由于输出阻抗较高,而下一级输入阻抗较小时产生的信号损耗,起到承上启下的作用。隔离:由于电压跟随器具有输入阻抗高,输出阻抗低的特点,使得它对上一级电路呈现高阻状态,而对下一级电路呈现低阻状态,常用于中间级,以隔离前后级电路,消除它们之间的相互影响。 电压放大器 负反馈电压放大器
所以其放大倍数 Au 就可以得到 加法器加法器是指输出信号是几个输入信号之和的放大器。根据其实现的功能,可以将其分为同相加法器和反相加法器。 同相加法器
又因为虚短,则 V+ = V- 所以可以得到其 Vout 与 V+ 反相加法器
反相输入求和电路的实质是利用 “虚地 ” 与 “ 虚断” 的特点,通过各路输入电流相加的放法来实现输入电压的相加。 |
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