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运放的基本连接方式

如同三极管放大电路有三种基本组态一样,各种复杂的运放应用电路也可划分为几种最基本的组态(或称连接方式),掌握了这几种组态的分析方法及其主要特性,就可分析更为复杂的电路。
一、反相输入组态
电路连接方式如图z0609所示。输入信号通过r1加到运放的反相输入端,输出信号通过负反馈电阻rf也加到反相输入端,从而在反相输入端实现电流相加(i1 = ii + if ),即引入电压并联负反馈,这种类型的应用电路称为反相输入组态。图中rp为输入平衡电阻,rp 应选为r1∥rf 。
根据工作在线性区运放的基本特性可得:u+ = u- = 0,i1 = if

故有:
电压放大倍数:
由gs0606式可知,这种组态电路的输出电压与输入电压反相且成比例(有时称为反相比例器),其基本功能是实现比例运算。当rf = r1时,uo = - ui 实现了反相功能(称为反相器或反号器)。
二、同相输入组态
电路如图z0610所示,输入信号加到同相输入端,反馈信号通过rf 、 r加到反相输入端(引入负反馈),从而在输入端实现电压相加(u+ = uid + u-),即引人电压串联负反馈,这类电路称为同相输入组态。
根据u+ = u-及ii=0,对图示电路可得:
从而可得:
电压放大倍数为:
由gs0608 式可知,输出电压与输入电压同相且成比例,实现了同相比例运算。
当rf = 0,r = ∞时,auf =1,这种电路称为电压跟随器,它具有电压放大倍数等于1,输入阻抗高、输出阻抗低的特点,广泛用作隔离或缓冲电路。
三、差动输入组态
基本差动输入组态电路如图z0611所示。相位相关的两个信号ui1、ui2分别通过r1、r2加到反相端和同相端。输出信号通过与r3匹配的电阻rf反馈到反相输入端,从而构成闭环负反馈电路。这种组态对差模特性,虽然可以等效为同相组态与反相组态的迭加,但它的共模特性具有反相组态与同相组态不可包含的特殊性。因此,把它看作是运放应用的基本组态之一。它可以由一块运放组成,也可由两块以上的运放组成。为了保证输入端平衡工作和提高共模抑制比,选取电路参数r1= r2 ,r3=rf 。
根据ii=0,利用叠加原理可得:
再由u+ = u-,根据上两式可得:
整理可得:
可见输出电压与输入电压之差成比例,实现了差动比例运算。
四、开环比较组态
运放应用,除上述工作在线性区的3种组态外,还有一个非线性应用的基本组态。这种组态的电路如图z0612 所示。通常一个输入端接基准电压,另一个输入端的输入信号与基准电压相比较,根据比较结
果,输出电压产生跃变。dz1、dz2是稳压管,它们的作用是限制输出电压的幅度,从而使
ui > er时,uo = - uz
ui ≤ er时,uo = uz
式中uz 为稳压管的工作电压。
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