运算放大器相关问题解答

1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢?
(1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。
(2)消除静态基极电流对输出电压的影响,大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡,这也是其得名的原因。
2.同相比例运算放大器,在反馈电阻上并一个电容的作用是什么?
(1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。
(2)防止自激。
3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?
烧毁运算放大器,有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。
4.在运算放大器输入端上拉电容,下拉电阻能起到什么作用?
(1)是为了获得正反馈和负反馈的问题,这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号,输出电压信号,再在输出端取出一根线连到输入段,那么由于上面的那个电阻,部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值,对输入的电压进行分流,使得输入电压变小,这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的,通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。
运算放大器相关问题解答

5.运算放大器接成积分器,在积分电容的两端并联电阻RF的作用是什么?
泄放电阻,用于防止输出电压失控。
6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?
如果你熟悉运算放大器的内部电路的话,你会知道,不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS管组成。在没有外接元件的情况下,运算放大器就是个比较器,同相端电压高的时候,会输出近似于正电压的电平,反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处,只有在外接电路的时候,构成反馈形式,才会使运放有放大,翻转等功能。
7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?
(1)同相反相端不平衡,输入为0时也会有输出,输入信号时输出值总比理论输出值大(或小)一个固定的数。
(2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。
8.理想集成运算放大器的放大倍数是多少?输入阻抗是多少?其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少?
放大倍数是无穷大,输入阻抗是无穷小,同向输入和反向输入之间电压几乎相同(不是0哦!比如同向端为10V,反向端为9.999999V)。
9.请问,为什么理想运算放大器的开环增益为无限大?
(1)实际的运放开环增益达到10万以上,非常非常大所以把实际运算放大器理的开环增益想化为无穷大,并由此导出虚地。
(2)导出虚地只是针对反相放大器而言吧。运算放大器的开环增益无穷大,可以使得我们在设计电路的时候,闭环增益可以不受开环增益的限制,而仅仅取决于外部元件。就是牺牲大的开环增益换取闭环增益的稳定性。
(3)导出虚地是针对运放在负反馈接法时不仅仅是反相放大器;正反馈时没有虚地。
(4)很好理解假设增益很小, 则对于一个输出电压,,加在运放两端的电压的差值相对较大,,如果接成负反馈状态,就会带来运放两端的电压的不一致,从而引起放大的误差 。
(5)运放“虚短” 的实现有两个条件:
1 ) 运放的开环增益A 要足够大;
2 ) 要有负反馈电路。
10. 将输入信号直接加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地,,为什么U_ = U+ =Ui≠0?不是虚地吗?
问题补充:构成虚短要满足一定的条件。那构成虚地也要满足一定的条件?是什么?为什么?
(1) 在同相放大电路中,输出通过反馈的作用,使得U(+)自动的跟踪U(-),这样U(+)-U(-)就会接近于0。好像两端短路,所以称“虚短”。
(2)由于虚短现象和运放的输入电阻很高,因而流经运放两个输入端的电流很小,接近于0,这个现象叫“虚断”(虚断是虚短派生的,不要以为两者矛盾)
(3)虚地是在反相运放电路中的,(+)端接地,(-)接输入和反馈网络。由于虚短的存在,U(-)和U(+)[电位等于0]很接近,所以称(-)端虚假接地——“虚地”
(4)关于条件:虚短是同相放大电路闭环(简单说就是有反馈)工作状态的重要特征,虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。注意理解虚短的条件(如“接近相等”),应该就ok 。
11.为什么运放一般要反比例放大?
反相输入法与同相输入法的重大区别是:反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大),所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以在反相端也存在“虚地”。
有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。所以一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。
12.有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出,而且输出还不小,所以经常用VCC/2 作为参考电压。
(1)运放在没有任何输入的情况下有输出,是由运放本身的设计结构不对称造成的,即产生了我们常说的输入失调电压Vos,它是运放的一个很重要的性能参数。运放常用VCC/2作为参考电压是因为该运放处在单电源工作状态下,在此时运放真正的参考是VCC/2,故常在运放正端提供一个VCC/2的直流偏置,在正负双电源供电时还是常以地为参考的。运放的选择需注意很多事项,在不是很严格的条件下,常需考虑运放的工作电压、输出电流、功耗、增益带宽积、价格等。当然,当运放在特殊条件下使用时,还需考虑不同的影响因子。
14.为什么由运算放大器组成的放大电路一般都采样反相输入方式?
(1)反相输入法与同相输入法的重大区别是:反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大),所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以,在反相端也存在“虚地”。有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。所以,一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。
(2)正相是振荡器,反相才能稳定放大器,接入负反馈
(3)从原理上看,接成同相比例放大电路是可以的。但实际应用时被放大的信号(也就是差模信号)往往很小,此时就要注意抑制噪声(通常表现为共模信号)。而同相比例放大电路对共模信号的抑制能力很差,需要放大的信号会被淹没在噪声中,不利于后期处理。所以一般选择抑制能力较好的反相比例放大电路。
15. 运放的重要特性?
(1)如果运放两个输入端上的电压均为0V,则输出端电压也应该等于0V。但事实上,输出端总有一些电压,该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益,得到结果称为输入失调电压 或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS给出。VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压,以产生0V输出。
(2)理想运放的输入阻抗无穷大,因此不会有电流流入输入端。但是,在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流,该电流称为偏置电流(IB)。通常有两个偏置电流:IB+和IB-,它们分别流入两个输入端。IB值的范围很大,特殊类型运放的偏置电流低至60fA(大z每3μs通过一个电子),而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。
(3)第一款单片运放正常工作所需的电源电压范围为±15V。如今,由于电路速度的提高和采用低功率电源(如电池)供电,运放的电源正在向低电压方向发展。尽管运放的电压规格通常被指定为对称的两极电压 (如±15V),但是这些电压却不一定要求是对称电压或两极电压。对运放而言,只要输入端被偏置在有源区域内(即在共模电压范围内),那么±15V的电源就相当于+30V/0V电源,或者+20V/–10V电源。
运放没有接地引脚,除非在单电源供电应用中把负电压轨接地。运放电路的任何器件都不需要接地。高速电路的输入电压摆幅小于低速器件。器件的速度越高,其几何形状就越小,这意味着击穿电压就越低。由于击穿电压较低,器件就必须工作在较低电源电压下。如今,运放的击穿电压一般为±7V左右,因此高速运放的电源电压一般为±5V,它们也能工作在+5V 的单电源电压下。对通用运放来说,电源电压可以低至+1.8V。这类运放由单电源供电,但这不一定意味必须采用低电源电压。单电源电压和低电压这两个术语是两个相关而独立的概念。
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