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
- A（Ad）：开环电压放大倍数 器件本身的放大倍数
- 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
- Ud：运放净输入电压： 运放两端的输入电压Ui’
- 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
- 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）。
- 求出电压放大倍数的分贝值Au（dB）。
- 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）
- 放大幅值10mV、频率10MHz正弦交流电压信号，同上。（仿真）
- 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）
- 放大50V直流电压，测量全电路工作电流，求输出电压uo 。（仿真）
- 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……
