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运算拓宽器闭环负反响增益

2017-05-04 10:07分类:电工考证知识 阅读:

 

通用运铺开环电压增益是200000。开环意思便是没有反响,线性运用的运放常常作业在闭环办法。输出信号的一有些被回来到反相输入端并抵消输入信宣称作负反响,负反响削减增益,添加拓宽器的带宽。

图13-18闪现一个闭环运算拓宽器电路。输出信号被回来到反相输入端。输入信号加到同相输入端。咱们作一个假定,运放的两个输入端之间不存在电压 。这个假定是以啥为根底呢?思考到运算拓宽器典型的增益是200000,则这个假定是合理的。例如,输出信号是它的最大值,比方说十V,输入端之差仅是:

Uin = Uout /Au=十V /200000 = 50μV

50μV很挨近零,所以假定树立。这是了解运算拓宽器作业的要害,运放的增益很高,在许多实习核算时,能够以为两个输入端之间的电压为零伏。

负反响消除了输入端之间电压差。假定输入信号的幅值是正1V,因为输出信号反响到反相输入端,两个输入端都将是1V,两个输入端的信号差是零。图13-18电路叫做电压跟从器,Uout = Uin,因而电路的电压增益是1,因为它有一个高的输入阻抗和低的输出阻抗,该拓宽器是很有用的。图13-18电压跟从器的输入阻抗等于运算拓宽器自身的输入阻抗,例如741运放输入阻抗是2MΩ。电压跟从器的输出电阻近似等于运放的底子的输出阻抗除以它的开环增益。因为开环增益很高,实习的作用是输出阻抗为0Ω。

Zout(CL)= 75Ω /200000 =0.375mΩ

0Ω的输出阻抗的拓宽器构成一个极好的缓冲器。缓冲拓宽器用来阻隔负载对信号源的影响。与有恰当高内阻的信号源一同作业时,它们很有用。图13-19闪现了电压增益大于1的运算拓宽器。依据两个输入端的电压差为零,简略断定闭环拓宽器的增益:

Uin =Uout×(R1 /(R1+RF))

Au = Uout /Uin = (R1+RF)/R1 =1 +RF/R1

咱们运用这个公式求图13-19的增益:

Au= 1 +RF/R1=1+50kΩ/十kΩ=6

图13-19是一个同相拓宽器。因为输入信号施加运算拓宽器“+”号输入端。假定输入是+1V,输出将是+6V。

图13-20闪现了另一种负反响拓宽器模型,该模型在第十一章谈论拓宽器的负反响时运用过。

例1

运用另一种闭环增益模型,核算图13-19的增益。

典型的运算拓宽器开环增益很高(A= 200000)。图13-19的反响系数(B)是由分压器的RF和R1抉择。

B=R1/(RF+R1) =十kΩ /(十kΩ+50kΩ) = 0.167

运用另一种模型的方程式:

AuCL= A /(AB+ 1) =

200000/{(200000)(0.167)+1} = 6

作用和前面断定的闭环增益一样。

例2

假定R1成为22kΩ、Uin是十0mVp-p,断定图13-19输出信号(振幅和相位)。

首要断定拓宽器的增益:

Au= 1+RF/R1 = 1+50kΩ/22kΩ = 3.27

输出信号是和输入信号同相。振幅是:

Uout = Un×Au =十0mVp--p×3.27=327mVp--p

图13-21闪现了一个反相的拓宽器。输入信号加到运算拓宽器的“-”输入端。输出信号和输入信号相位差是180°。

咱们再次假定两个输入端之间没有电压差,因而反相输入端与地同电位,咱们将该点称作虚地端。因为R1的右端等效接地(它被联接到虚地),悉数输入信号加在R1上发作电流:

I1=Uin/R1

输出信号悉数加在RF上,按所标的电流I2方向:

I2=-Uout/RF

流进或流出运算拓宽器的"-"端的电流很小致使近似为0。因而I1=I2:

从头收拾得出:增益为负,标明输出信号与输入信号反相。

对图13-21(a)运用反相增益方程得出:

-十的增益意思是沟通输出信号是输入信号的幅值的十倍,并且是反相的。假定输入信号是直流那么输出信号也是直流并且极性相反。例如,假定输入信号是-1V,输出信号将是+十V(-1V×-十= 十V)。

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图13-21(b)闪现了一个有附加电阻的反相拓宽器。接地端加上R2是为了削减由拓宽器偏置电流致使的任何失调过错。这个电阻的阻值应等于联接反相输入端两个电阻的并联值。依据标准的并联公式:

最挨近的标称值是9十Ω。拓宽器的偏流将流过有一样电阻的两个输入端,使直流压降持平并消除由偏置电流致使的输入端之间的电压差异。运算拓宽器741的典型输入偏置电流是80nA,在室温下最大值是500nA。

图13-21 (b)中添加了R2,简直不影响信号的增益与虚地。R2上流过的电流是很小的致使能够为压降是零。例如,电流用80nA,电阻是9十Ω:

U =80×十-9A×9十 = 72.μV

因而,剖析电路时仍以为同相输入端仍是处在地的电位,反相端仍是虚地。

图13-22是一个沟通耦合同相拓宽器。此刻恳求用R2给输入偏置电流供应一个直流转路。为了使失调的影响减到最小,要从头挑选R2,使它等于联接到运算拓宽器的另一个输入端的电阻并联的值。图13-22的R2给定了拓宽器的输入阻抗。从信号源看它的负载是9.1kΩ。运算拓宽器的输入阻抗在兆欧计划,因而核算时能够疏忽。

在反相拓宽器中,运算拓宽器的“-”号输入端是虚地端。因而这品种型拓宽器的输入阻抗等于信号源和反相输入端之间联接的电阻。从图13-21信号源看,拓宽器的输入电阻是1kΩ。

例3

假定图13-21中的信号源有RS=十00Ω的内阻,它的开路电压Uin是十0mVP-P ,断定它的输出信号(幅值和相位)。

开路的意思是信号源没有负载。经过查询,发现此拓宽器的输入阻抗是1kΩ。输入端负载的影响有必要思考。用电压分压公式:

拓宽器的增益是-十。有对于输入信号来说,输出信号的相位是180°,振幅是:

Uout =50mVp-p×十 =500mVp-p

悉数的运算拓宽器都有些捆绑。其间输出电压是由电源电压抉择,假定电路电源是±12V,输出信号不能逾越电源电压。实习上输出电压通常比电源电压小1V。电源是±12V的运算拓宽器能抵达的最大输出电压大概是±11V。

假定输入信号是500mV的直流电压,电源是±15V,拓宽器的增益是-50,经过核算得到反相拓宽器输出电压。

Uout =Uin×Au =500mV×(-50) = -25V

输出是不或许抵达-25V,拓宽器将丰满。丰满电压大概比负的电源高1V,输出大概是-14V。

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