模拟电路分析基础.docx

2. 模拟电路分析基础简介：模拟电路包括的内容很多，我们只从实际需要进行讲解，此课我们限定的内容如下：a. 理想运算放大器的特性b. 运算放大器两种工作（使用）状态c. 常用基本运放电路的分析和计算① 反向运算放大器② 同向运算放大器③ 差动放大器2. 1理想运算放大器的特性目的：对分析和解决实际问题做到化繁为简，表示方式如图2-1所示图2-1理想运算放大器a. 理想运算放大器的条件（性能参数理想值）① 开环增益无限大；② 输入阻抗无限大；③ 输出阻抗为零；④ 输入失调电压和失调电流为零；⑤ 共模抑制比无限大；⑥ 带宽无限大由上述条件可导出理想运算放大器的两个重要特性（分析计算的基础）b. 特性① 特性I：由于理想运算放大器的开环增益为无限大即— oo 得 V V —0V+ -V ■v+=v 理想放大器的两个输入端之间压差为零② 特性II:由于理想运算放大器的输入阻抗趋于无限大，所以流经运算放大器两 输入端的电流趋近于零即1—0这两个特性很重要，是以后分析和计算（列方程）运算放大器的基础2. 2运算放大器两种工作（使用）状态a. 工作在放大状态特点：运放组成电路被施加深度负反馈，运算放大器输入端有：v+ =v_ 运算放 大器输出端：V。

连续变化b. 工作在比较器状态 特点：运算放大器输入端：一个输入端电压固定，一个输入端可变运算放大器输出端：V高、低变化（间断变化）如图2-2」或IC.两种工作状态同时存在（振荡器等）d. 运算放大器的好坏判断应为好，否则一定损坏若 V+>V 则Vo>0;若V >V+ 则V°<02. 3常用基本运放电路的分析和计算a.反向运算放大器 输入信号从反向端输入① 反向比例器（如图2-3）闭环电压增益：由电路可得 h=ifRp = R』Rf电路输入电阻： r广* = R[lJ J 1② 反向加法器如图2-4图2-4 反相加法器电压输出气 由电路图可得："H+A+L/ =k . 1 n —呛.一金，Rf ‘ f 2-氏’【r可得 K = / 告.+ 我 2 + 当 Rl=R2=Rs=R 时k A1 K2 K3 )R"+…)R=RJ/RJ/RJ/RP ■ £ J -b.同向运算放大器 输入信号从同向端输入①同向比例器如图2-5+ O—1=1 Vi Rp同相比例器等效图-Oh-VoX图2-5 同相比例器闭环电压增益：A/由理想运放的两个重要特性：v+=v可得 V_=*=%.由于"，__KRf整理后AV Rf室=1+堂% &Rp=R』R电路输入电阻:结论:rzEm）量级约为十兆至百兆②电压跟随器 如图2-6图2-6 同相比例器在同向比例器中使R[=8,R =0贝u岭=匕凡=K = 11 J O I ~VJ输入阻抗：此时外=1 RlJ"）可当单位增益隔离器使用。

③ 同向加法器如图2-7输出信号岭="+夺+白+了］式中瑁=&〃&2〃&3偏置电流对称平衡要求RJ/Rq/Ri3=RJ/Rfc. 差动放大器① 基本差动放大器图 2-8 图 2-9 图 2-10图2-8差动放大器图2-9差动放大器闭环电压增益：A,*=昨-¥ %d=*2-*v.2=v. +Kl =优+%2)，z2 ，zc， 2 乙RJIRf=RpiIIRp2结论：当岛=寸=七2共模输入电压为零，且能满足电路的平衡要求输入电阻：&=2& ， R,,.=虬+ Rf② 同向串联差动放大器如图2-11RflRf2输入电阻：：Rid « 2ric Ric « | ric当 & =生=& 共模增益为零Rn R, RJ 1 乙此时可得差动闭环增益％=二^=*=1+殁③ 同向并联差动放大器如图2-12~ 图2-12高输入阻抗同相并联差动放大器电路闭环增益：4/=**Ki='1 +当北、KRW ) R[总结:本讲重点要掌握以下两个方面：1.记住理想运放的这两个特性，并通过在上 面的基本电路的应用过程中学会分析和计算实际电路2.熟悉这些基本电路的闭环增益和输入阻图2-13 电压-电流转换电路分析如何运用理想运放两个特性分析电路推导与计算：两线制探头电压电流转换电路分析与计算TI公司集成块XTR115, XTR116, XTR117与此原理相同1=晋=毋 由如纵，代入敷值整理得折岳嘴电 I=S6VK.004 (A)3. 气体检测放大电路简介 第2部分主要讲了一些基本放大器,也是气体检测方面经常用到的类型（大 部分是以改头换面的方式出现）。

此节气体检测放大电路主要内容为两部分:a.如何运用所讲的基本放大器，在已知的传感器信号和所要得到的输出信号之间，组合搭建放大电路定性分析）b. 通过实例分析和计算搭建的放大电路（定量分析） 3. 1放大电路组成（定性分析） 3. 1.1本节的内容和目的:通过合理的设计组成一个整体的放大电路，获得我们所要求的输出信号这就是本节的目的如图3-1图3-2所示红虚线框内为本节涉及的内容83-2整体放大电路示羸图23. 1. 2实现的思路和方法:常用的两种方式;a. 一种是搬用成熟现成的放大电路b.另一种就是自己根据实际设计整体放大电路我们主要讲后一种设计整体放大电路的思路如图3-3确定 输入信号.确定 输出信号:选择运放选择基本放 大器选择级 数分配侣数t w计算分析 验证:选择和计算 元器件值放大信号 平台选择调零 调增益 位置选肄图3-3整体放大电路设计思路☆为重点3. 1.3整体放大电路结合可燃气模拟探头VTD-200和毒气模拟探头VTD-200讲述参见图3-4图3-5 （PDF格式附图）a. 确定输入信号① 根据工业现场实际要求，选择性能满足要求的传感器1. 可根据前讲《传感器及其应用电路》确定常用传感器的信号情况。

2. 根据传感器厂家提供的技术资料② 在提供传感器所需的工作条件下1. 确定信号类型（电流的、电压的、数字的、模拟的等等）2. 确定信号变化范围（量级和量程）3. 确定衰减后的信号变化范围传感器寿命到期时的信号变化范围）b. 确定输出信号① 确定信号类型（主要为模拟电压信号或数字信号）② 确定信号变化范围（量级和量程）③ 确定衰减后的信号变化范围传感器寿命到期时的信号变化范围）c. 选择运算放大器或其它放大器件① 使用电压② 使用功耗③ 输入失调④ 其它技术指标⑤ 厂家指定d. 放大器的组合（合成）将前面所述的基本放大器通过合理安排以达到获得所需的输出信号基本放大器选择需要整体考虑和安排基本放大器的选择由以下几方面决定：①输入、输出的极性（如一级差动和一个同向可以使输出信号是正也可以是负）③ 与放大器的级数和每级放大倍数相关④ 与调零和运放基准平台有关⑤ 与运放选择有关e. 放大信号基准平台选择与调零注意的问题①问题的提出运算放大器的输出信号变化对电源的要求见图3-8双电源反相运算放大器单电源反相运算放大器图3-8信号与电源的关系（以反相放大器为例）缺陷：零点无法调传感器信号的常见形式。

见图3-6只有信号 变化部分图3-6传感器信号示意图输出信号的常见形式见图3-7图3-7输出信号类型示意图由于传感器输出信号的不同和放大输出信号的不同，使得我们必须通过搭建 信号基准平台和调零的方式来达到我们的目的② 几个基本概念信号基准平台：所谓“信号基准平台”就是电路信号的公共参考点基本运算放大器常用信号基准平台为地调零电位器的作用有两个:一个是抵消输入失调电压的作用，使输入信号为零时, 输出的信号相对于基准平台为零另一个作用就是抵消传感器信号中的直流或偏 置部分（不变化部分）增益电位器的作用：使传感器信号量程与要求的输出电压相符③ 如何建立放大电路基准平台放大电路基准平台的建立方式：1、直接通过基准电压完成2、基准电压加放大器的形式参见图3-10④ 调零电位器位置选择：根据调零信号的作用是起抵消作用这一特点，一般调零信号常加在差动的反 相端，减法器的输入端等参见图3-11本讲总结：气体检测放大电路部分实际是一个整体考虑的过程，相互制约的因素 较多了解本讲内容后，通过实践多读图就能熟练掌握。