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[经验] 运放闭环学习笔记:第一讲:运放开环缺点及闭环优点

《5大运放电路设计教程 带你吃透模电技术》第一部第二小节第一讲:运放开环缺点及闭环优点
在运放开环部分,运放可以用作比较器。可加入正反馈形成滞回比较器,还学习了NE555电路,LT431等。下面为运放第二部分闭环部分的课程笔记。
首先,运放开环会有一些缺点:
1. 开环增益很高,一个很小输入信号会导致很大的输出


2. 开环增益不稳定,会收到温度和供电电压的影响,如下图,作图中受温度影响最小和最大值相差能到20%,又图中受电压影响最小最大值相差50%.

3.大多数运放带宽都很小。
负反馈优点:
1.由于开环是带宽小且不稳定,因此引入负反馈形成闭环,可以获得稳定的运放增益。增益的大小可以通过外部电阻来改变,可以得到预期的稳定度高,精度高的增益。
如典型的单位跟随电路:

其稳定性主要受反馈电阻的精度和温度稳定性的影响。
闭环带宽和闭环增益是不能兼得的,如图增益越大,带宽越小

2.引入负反馈可以减少失真


3.引入负反馈可以完成一些开环下不能完成的操作:
P——常见的比例放大(同向、反向、差分)
I ——积分电路
D——微分电路
+——加法电路
-——减法电路
*——乘法电路
/ ——除法电路
等。通常需要结合电阻,二极管,三极管,mos等。

1、闭环(一般是负反馈)运行有自动调节能力只会让输出更稳定,在数学理论推导时就可以证明,而精度取决于你使用的材料和电路拓扑构型。
2、与开环相比,闭环(假定是负反馈)最大好处就是实现自动控制,可以将输出稳定在某个范围内,即便输入发生了很大变化,输出也就只变一点点。空调就是很经典的自动控制,假设你制冷到18度,不管你现在室温是22还是38,都可以到18度。而开环,就是没有控制了,输入端的变化会立即反映到输出上,假定输入变化很大,导致输出变化超过了后端设备的许可输入范围,就会导致后端设备的损坏或者精度丧失。
在正反馈条件下,组成闭环后可以大幅提高系统的灵敏度,反应更快更敏感,有些敏感探测设备还需要这个来支持。另外,正反馈的闭环,更容易实现振荡,产生振荡波形,这也是很多时钟的基础。

虚短和虚断

由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10 V~14 V。因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于 “短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。
(1)“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。
(2)“虚断”指在理想情况下,流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大,就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路,称为“虚断”。



回帖(1)

王栋春

2019-7-4 21:11:43
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