读好书《运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》读书笔记1——理想运放总结
本帖最后由 hitwpc 于 2023-10-17 15:20 编辑<p><strong>前言</strong><br />
大二的时候学习了模电，里面从理论角度分析了三极管、运放等信号放大电路的内容。但是当自己大三参加电赛的时候，发现实际使用运放的时候需要考虑的参数、外围电路的设计都非常的讲究，看到作者序言中工作经历中遇到的模拟电路的实际问题，自己也是感同身受。自己也尝试看了杨建国教授的《你好，放大器》，但是由于当时的知识水平的限制，导致看到一百多页的时候就读不下去了。后续又几次打起精神继续去读，但是最后还是没有读完读懂，于是趁着这次机会想要重新较为系统的学习运放电路。下面将先总结理想运放的知识点：<br />
<strong>吐槽一下：这个编辑帖子的编辑器真难用啊，公式用latex格式打上去，发出去就会变成糊了的图片</strong></p>
<p><strong>理想运</strong><strong>放</strong></p>
<p><strong>技术指标</strong></p>
<ol>
<li>开环差模电压增益无限大Aodc=oo;</li>
<li>差模输入电阻无限大Rd=oo;</li>
<li>没有输入<strong>偏置电流</strong>IB=0;</li>
<li>没有输入<strong>失调电压</strong>Vs;</li>
<li><strong>共模抑制比</strong>无限大KCMRR-=oo;</li>
<li>输出电阻无限小Ro=0;</li>
<li>-3dB截止频率无限高-oo;</li>
<li>内部没有电压，无电流噪声，不受温度影响。</li>
</ol>
<p><strong>反馈方式</strong></p>
<p>（a）正反馈；（b）负反馈</p>
<div style="text-align: center;"></div>
<p><strong>信号类型</strong></p>
<p>运放需要放大差模信号，抑制共模信号。</p>
<p>共模信号<img alt="U_{CMR}=\frac{U_P+U_N}{2}" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?U_%7BCMR%7D%3D%5Cfrac%7BU_P&plus;U_N%7D%7B2%7D" /></p>
<p>差模信号<img alt="U_{ld}=U_P-U_N" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?U_%7Bld%7D%3DU_P-U_N" /></p>
<p><strong>线性区特点</strong></p>
<p></p>
<p><strong>虚短</strong></p>
<p>运放在线性区工作时，有以下的关系式<img alt="U_O=A_{od}*U_{ld}=A_{od}*(U_P-U_N)" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?U_O%3DA_%7Bod%7D*U_%7Bld%7D%3DA_%7Bod%7D*%28U_P-U_N%29" /></p>
<p>因为理想运放的开环电压放大倍数<img alt="A_{od}=\infty" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?A_%7Bod%7D%3D%5Cinfty" />，是有限的，因此，当Up≈Un，Uld≈0。则运放的同相输入端和反相输入端电位相等，和短路特性类似；</p>
<p><strong>虚断</strong></p>
<p>由于理想运放的输入电阻<img alt="R_{id}=\infty" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?R_%7Bid%7D%3D%5Cinfty" />,因此流入运放的同相输入端和反相输入端的电流为0，和断路类似；</p>
<p><strong>典型应用电路</strong></p>
<p><strong>反相比例运算放大电路</strong></p>
<p><strong><img alt="U_O=-\frac{R_f}{R_1}*U_i" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?U_O%3D-%5Cfrac%7BR_f%7D%7BR_1%7D*U_i" /></strong></p>
<p></p>
<p><strong>同相比例运算放大电路</strong></p>
<p><strong><img alt="U_{o}=(1+\frac{R_f}{R_1})*U_i" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?U_%7Bo%7D%3D%281&plus;%5Cfrac%7BR_f%7D%7BR_1%7D%29*U_i" /></strong></p>
<p></p>
<p>缺点（1）共模电压是,需要考虑运放的共模抑制比参数；（2）放大倍数必须＞1.</p>
<p><strong>反相输入求和电路</strong></p>
<p>叠加定理：两个电路反相比例，添加直流偏置电压</p>
<p></p>
<p><strong>同相输入求和电路</strong></p>
<p>叠加定理：两个电路同相比例，添加直流偏置电压</p>
<div style="text-align: center;"></div>
<p><strong>差分放大电路</strong></p>
<p>双电源供电时，Rref处接的参考电压可以直接接地；<strong>单电源供电时，</strong><strong>Rref</strong><strong>处可接</strong><strong>1/2VCC</strong><strong>作为参考电压。</strong></p>
<p></p>
<p> </p>
<p><img alt="V_N=V_{in1}*\frac{R_f}{R_f+R_{g1}}+V_o*\frac{R_{g1}}{R_{g1}+R_f}" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?V_N%3DV_%7Bin1%7D*%5Cfrac%7BR_f%7D%7BR_f&plus;R_%7Bg1%7D%7D&plus;V_o*%5Cfrac%7BR_%7Bg1%7D%7D%7BR_%7Bg1%7D&plus;R_f%7D" /></p>
<p><img alt="V_P=V_{in2}*\frac{R_{ref}}{R_{ref}+R_{g2}}" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?V_P%3DV_%7Bin2%7D*%5Cfrac%7BR_%7Bref%7D%7D%7BR_%7Bref%7D&plus;R_%7Bg2%7D%7D" /></p>
<p>令Vp=Vn</p>
<p><img alt="V_o=\frac{V_{in2}(R_{g1}+R_f)\frac{R_ref}{R_{g2}+R_{ref}}-V_{in1}R_f}{R_{g1}}" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?V_o%3D%5Cfrac%7BV_%7Bin2%7D%28R_%7Bg1%7D&plus;R_f%29%5Cfrac%7BR_ref%7D%7BR_%7Bg2%7D&plus;R_%7Bref%7D%7D-V_%7Bin1%7DR_f%7D%7BR_%7Bg1%7D%7D" /></p>
<p>当Rg2 = Rg1，Rf = Rref时，</p>
<p><img alt="V_o=-\frac{R_f}{R_{g1}}(V_{in1}-V_{in2})" src="https://bbs.eeworld.com.cn/gif.latex?V_o%3D-%5Cfrac%7BR_f%7D%7BR_%7Bg1%7D%7D%28V_%7Bin1%7D-V_%7Bin2%7D%29" /></p>
<p><strong>非线性区特点</strong></p>
<p>因为理想运放的开环电压放大倍数，即使为微小量，运放将达到输入的饱和电压。因此运放的输入和输出之间不再是线性关系。</p>
<p>同时<strong>虚短</strong>和<strong>虚断</strong>的特点依然存在。</p>
<p><strong>典型应用</strong></p>
<p><strong>单项比较器</strong></p>
<div style="text-align: center;"></div>
<p><strong>滞回比较器</strong></p>
<div style="text-align: center;"></div>
<p><strong>窗口比较器</strong></p>
<div style="text-align: center;"></div>
<p> </p>
<p>公式竟然成功打出来了，太难了</p>
<p>学习一下</p>
运算放大器参数解析与LTspice应用仿真》这本书很不错的，有相关需求的强推
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