运放应用1 - 反相放大电路

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

在这里插入图片描述

  • 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 虚短虚断 特性, 我们可以将电路简化一下:
    在这里插入图片描述
  • 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(VrefVin)=Rf(VoVref)(VrefVin)Rf=(VoVref)Rg(VoVref)=(VrefVin)RgRfVo=(VrefVin)RgRf+Vref

3. 反相放大电路仿真

3.1 V r e f = = 0 V_{ref} == 0 Vref==0

在这里插入图片描述
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3.2 V r e f = = 1 V_{ref} == 1 Vref==1

在这里插入图片描述
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