1.前置知识
- 反相放大电路存在 负反馈电路 ,工作在线性区,可以利用 虚短 概念来分析电路。
注:运放的 虚断 特性是一直存在的,虚短特性则需要运放工作在 线性区
- 有关运放的基础知识,可以参考我的另外一篇文章: 初识运放 - 运放的基本工作原理介绍
2. 反相放大电路分析
- 如上图所示,反相放大电路中 同相输入端 接参考电压 V r e f V_{ref} Vref,反相输入端 作为输入源 V i n V_{in} Vin , 输出 端电压为 V o V_o Vo
- 由上图可知,此电路存在 负反馈网络, 可以认为其在一般情况下是工作在线性区的,运放工作在线性区,便可使用其 虚短 特性来分析电路。
注:放大结果只要不查过其输出范围就认为工作在线性区
- 依据虚短特性,同相输入端 == 反相输入端 == V r e f V_{ref} Vref
- 依据虚短特性,我们可以认为外围电路和运放是断开的
- 依据 虚短 和 虚断 特性, 我们可以将电路简化一下:
- 可以看见,简化后的电路利用初中的知识即可分析
引入 虚短 和 虚断 特性仅仅是分析电路的一种技巧,并不是说,真的存在 短路 和 断路 的情况,有关运放的基础知识,可以参考我的另外一篇文章: 初识运放 - 运放的基本工作原理介绍
- 下面是反相放大电路的公式推导:
/ ∗ 依据电流相等进行推导 ∗ / ( V r e f − V i n ) R g = ( V o − V r e f ) R f ( V r e f − V i n ) ∗ R f = ( V o − V r e f ) ∗ R g ( V o − V r e f ) = ( V r e f − V i n ) ∗ R f R g V o = ( V r e f − V i n ) ∗ R f R g + V r e f /*依据电流相等进行推导*/\\ \frac{(V_{ref} - V_{in})}{R_g} = \frac{(V_{o} - V_{ref})}{R_f} \\ (V_{ref} - V_{in})*R_f = (V_{o} - V_{ref})*R_g \\ (V_{o} - V_{ref}) = (V_{ref} - V_{in})*\frac{R_f}{R_g} \\ V_{o} = (V_{ref} - V_{in})*\frac{R_f}{R_g} + V_{ref} /∗依据电流相等进行推导∗/Rg(Vref−Vin)=Rf(Vo−Vref)(Vref−Vin)∗Rf=(Vo−Vref)∗Rg(Vo−Vref)=(Vref−Vin)∗RgRfVo=(Vref−Vin)∗RgRf+Vref
3. 反相放大电路仿真
3.1 V r e f = = 0 V_{ref} == 0 Vref==0
3.2 V r e f = = 1 V_{ref} == 1 Vref==1