仅作为学习笔记参考

一、反相放大电路原理（简化电路）

运算放大器  实现电压放大电路

• 实现交流信号电压放大
• 只有三个器件
• 不需要像三极管场效应管调静态工作点
• 但是运放芯片更贵，做实验选它

输出电压/输入电压   Uo/Ui 叫做 闭环电压放大倍数

二、反相放大电路电路原理（实际特性）

2.1原理图

• 同相输入端与反向输入端的差，运算放大器件的输入电阻 rid， 阻值非常大
• ro是电压源内阻 几十欧姆
• 剩下的一个是电压控制电压源
• Aod 运算放大器件本身放大倍数

这些都是运算放大器本身的性质，自己有的性质

2.2实际电路

搞清楚几个概念

1. A（Ad）：开环电压放大倍数   器件本身的放大倍数
2. Au（AFo）：闭环电压放大倍数   Uo/Ui，上电后器件加上外围电路的实际放大倍数
3. Ud：运放净输入电压：     运放两端的输入电压Ui’
4. Rd（rid）：运放两输入端间电阻   中间的电阻

实际电路如下：

R3是平衡电阻，大小是R1R2的并联

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------R3 = R1 // R2 可减小输出直流噪声。摘自《电子系统设计与实践》贾立新、王涌等编著

再简化一下电路，利用节点电压法求解（真是学过去就忘了呀，惭愧惭愧）

由上面的推导才得出结论闭环电压放大倍数 = -R2/R1

运算放大电路的输入电阻就是 R1

运算放大电路的输出电阻是几十欧姆 ≈ 0

三、虚短 虚断

虚短

U+ U- 电压差（0.0几V~~~0.00几V）非常小，电位非常接近，计算时候，认为电位相同

虚断

Rd非常大，假设U-是1V ，1V/10M欧姆 电流非常小 接近0，还有一点电流，没有真正断路

UR3 = I * R3 = ***uV非常小

3.1 虚短

虚短 ---> U+与U-电位相同

虚断 ---> U+接地 ---> U-也接地 ---> U+与U-电位都是0

根据虚短虚断可以求UR1 UR2

3.2 虚断

∵下面那条分支电流很小，忽略不计了

∴R1 R2电流相等

参考文献

• [1] 华成英,童诗白.模拟电子技术基础[M].第四版.北京:高等教育出版社,2007:325-330.
• [2] 段尚枢.运算放大器应用基础.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2005:39-42.
• [3]  赛尔吉欧·佛朗哥 著,刘树林,朱茂林,荣玫 译.基于运算放大器和模拟集成电路的电路设计[M].西安:西安交通大学出版社,2004:2-35.

四、作业

        问题与重点

1.本课重点：放大电路设计

• 画出电路原理图和实际器件连接图
• 写出电路工作原理
• 计算相应数据和选择器件（数值、功率、允许误差、额定工作电压、电源电压、工作电流等）  

2. 编写报告

4.1 （反相）放大电路设计

1. 设计一个放大电路。将幅值100mV、频率ƒ=1kHz的正弦交流电压信号放大到要求的倍数Au=100，输入信号与输出信号相位相反（差180o），放大倍数误差要求±10%（110-90之间）。
2. 求出电压放大倍数的分贝值Au（dB）。
3. 若放大幅值10mV、频率1MHz的正弦交流电压信号ui，求输出电压uo。（仿真）
4. 放大幅值10mV、频率10MHz正弦交流电压信号，同上。（仿真）
5. 放大直流1V电压，测量全电路工作电流。注意，正负双电源供电需用两个电流表，同时求输出电压uo 。（仿真）
6. 放大50V直流电压，测量全电路工作电流，求输出电压uo 。（仿真）
7. 要求利用LM741集成运算放大器实现设计（双电源供电）。

老师的一些要求：

反向放大电路

找标准系列的电阻阻值，减小误差，只能选电阻误差+-1%的

求dB

不用三极管，场效应管，用运算放大器

电源3 6 9 12 15…… 自己选

R3是R1R2的选并联

元器件选型选最接近的，还要选电阻的功率（用表测出功率）

画实际连接图？

实际测试 等开学！

4.2 LM741芯片

电源引脚后加两个滤波电容，下图的C1 C2 C3 C4

• 旁路电解电容：50uF以上，如220uF
• 旁路无极性电容： 0.1uF、 0.01uF

LM741调零电位器（调Rw），使输出电压为0 （用LM741预留出来的1和5引脚带电测试，如果不是0，就调Rw）

总结：电路设计的时候，器件的电源端接两个电容，一个有极性一个无极性，尽量靠近电源端子

LM741引脚

8 NC 不连接，空脚

五、标准电阻电容选型

六、作业仿真记录

6.1 任务要求1

为啥没有放大呢？

为啥是同相位呢？

……

哦原来是芯片没有供电呀！

+-5V双电源供电测试

输出波形反相 √

输出波形失真 ×

双电源给+-9V试试

输出波形还是有一些失真

双电源给+-15V测试

电路优化：电源附近加两个电容

输入波形（红色） 100mV

输出波形（蓝色） 10V

放大倍数Au = 10V / 100mV = 100

6.2 任务要求2

求电压放大倍数的分贝值

LogAu = Log100 = 2DB

6.3 任务要求3

若放大幅值10mV、频率1MHz的正弦交流电压信号ui，求输出电压uo。（仿真）

输出电压uo 略小于10mV

6.4 任务要求4

放大幅值10mV、频率10MHz正弦交流电压信号，同上。（仿真）

输出电压uo ≈ 240uV

6.5 任务要求5

放大直流1V电压，测量全电路工作电流。注意，正负双电源供电需用两个电流表，同时求输出电压uo 。（仿真）

• XMM1 = 1.547mA, XMM2 = 1.696mA
• 输入电压1V，输出电压-14V (读通道数值)， 最大到电源提供的电压

6.6 任务要求6

放大50V直流电压，测量全电路工作电流，求输出电压uo 。（仿真）

输出电压14.189V

电源供电改为50V

输出电压-49.938V

但是有问题！

电源电压和输入电压不应该那么大，看LM741的数据手册

• 电源电压最大±22V
• 输入电压最大±15V

所以任务6有问题

6.7 任务要求7

要求利用LM741集成运算放大器实现设计（双电源供电）。

？？？

……

下次讲同相放大器……