从这一篇开始我们讨论运算放大器,也会涉及反馈网络的内容。今天先从简单的开始:运算放大器的接地。
两个问题
【资料图】
照例先抛出来一个问题:
①运算放大器是否需要端子接地?
②如果没有接地,运算放大器是怎么工作的?
运算放大器,我想学过模电的同学多少都会知道一些。关于运放是否要接地,这个问题不晓得同学们是否有考虑过。就拿我们经常使用的万用表,在测电压时,负表笔也要考虑找个接地点戳一下,找个参考点。难道运放就不需要么?
什么是运算放大器
在考虑这个问题之前,我们先认识下运算放大器。课本上一般会说:运算放大器是由晶体管、电阻、电容等元器件组成的具有一定功能的电子电路。这种说法比较官方,我们简单点,就直接从名字上看,“运算”和“放大”,即是说:它既可以实现电信号的运算(如加减乘除、积分、微分等),又可以对电信号进行放大(如电压放大)。
至于其内部用什么实现的,我们暂且不管,就把它当做一个黑匣子,只关注外部是如何连接的。如下图所示,运放的电路符合。
从上述电路符号中,我们可以看出,除了正常的负向输入Vn、正向输入Vp、输出Vo外,上下还有两个端子V+和V-,显然是给运放供电的,
这里问一下,同学们是否对运放输入端的“+”“-”的含义有什么疑问?
这里解释一下。这里的“+”“-”是以输出Vo为参考,+表示该输入端子与输出同相,-表示该输入端子与输出反相。
再说下V+和V-,从上图中可以明显看出,它们都是以GND为公共参考点,可分别给运放提供正向和负向电压。而Vp和Vn可以分别给不同的电信号,这样运算放大器确实不需要有一个端子来专门接地。这回答了文章开头提出的一个问题。
没有接地,怎么工作?
如上述,没有接地端子,运放如何工作呢?
上图为运放的电路模型。从上图中可以直观看出,Vo=A(Vp-Vn)。注意Vp和Vn都是对参考地的电压,而输出是A(Vp-Vn)。
这意味着,运放输出端是只对差分信号(Vp-Vn)有响应,而对单独的Vp和Vn这两个共模信号没有响应。而此时的放大倍数A也可以理解为是差模增益。基于此分析,对运放而言,只对输入端的差值大小(Vp-Vn)感兴趣,而对Vp和Vn的具体大小不感兴趣。这里也解释了为啥运放不需要专门的参考地端子,只要Vp、Vn、V+、V-具有相同的参考地,运放就只关心输入端的差值。
因此,我们可以进一步理解运放是具有差分输入和单端输出的放大器。
总 结
今天先聊到这里,讨论的内容比较简单:
①运放是否需要专门的端子接地?
不需要;
②如果没有接地,如何工作?
只要运放各端子具有相同参考地,运放只对差分信号(Vp-Vn)有响应,而对单独的Vp和Vn这两个共模信号没有响应。
怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。我的助攻只能到这里,能否晋升到陆地神仙境,一剑开天门,就看你的造化了!
审核编辑:汤梓红
标签: