典型运放电路的分析仿真

我又来分享笔记啦，最近搞单片机，发现确实很多基础知识都忘了哈，还是来继续学习模电。我这个运放电路笔记系列会把一些经典的信号运算处理过一遍，陆续记录一些典型运放电路的分析仿真，加强一下自身分析学习能力。

电压跟随器

首先看一下电压跟随器，基本模型如下图，输出因为没有引入反馈，所以增益为1，那么输出电压就会跟随输入电压。这个东西有什么用呢?

根据虚短和虚断的概念：Uo=Ui，输出Uo与输入Ui大小相等w相位相同。信号从同相端输入;输入阻抗无穷大，反相输入端直接输出;输出阻抗小。相当于对前级电路开路，对后级电路就相当一个恒压源，即输出电压不受后级电路阻抗影响。所以它能将输入信号真实的传递给负载而索取的电流极小，常常在电路中用于模拟信号与数字信号的隔离。(实际的应用中还要看运放的数据手册中是否注明单位增益稳定，除此之外输出端还得接一个反馈电阻，否则这样用会不稳定)。

同相比例放大器

如图电路模型分析所示，由于运放的特性;当引入负反馈，可以用虚断虚断分析，当输入Ui，那么电路满足一个计算公式，大家可以看到输出的系数>1,那么得到输出一个同相的Uo，并且输出与输入的关系满足一定的放大比例，比例系数与负反馈的电阻与反相输入的电阻有关。

需要注意的是由于运放的结构，因为信号是从同相端输入，那么应用优点是运放内部的输入阻抗可以很大，所以外部的反馈比例电阻应用上就无限制。但缺点就是对于运放本身来会有共模信号的叠加。(由严格的运放增益定义 Uo=Ad(U+-U-)+Acm(U++U-);而实际运放的共模抑制比K=Ad/Acm又不是无穷大，那么输出信号就被共模增益Acm影响)。

反相比例放大器

如图电路模型分析所示，同理根据运放虚断虚断特性分析，当输入Ui，那么电路满足一个计算的公式，因为同相端接地，根据参考地电位则输出一个反相的Uo，并且输出与输入的关系满足一定的放大比例，比例系数还与负反馈的电阻与反相输入的电阻有关。

同理需注意的是由运放的内部结构，因为信号是从反相端输入，那么应用优点就是没有共模信号的叠加。但是缺点也很明显运放的输入阻抗就是Ri，明显Ri不是无穷大，并且Ri与运算放大比例系数有关，在实际应用中会受到限制(通常前级会加上一个电压跟随器解决这个问题)

电路仿真

以上总结了集中运放的基本分析和基本的优缺点，但是这样的知识点学起来未免也太生硬了，我们最终的目的还是要应用在实际工作中。还是用电路仿真来更加直观的看看电路是如何把信号进行运算和放大的。如下搭建一个反相的运放电路，根据分析的公式，可以调整反馈网络，将输出增益设置成10倍即Rf/Ri=10，并且再进一步既然输出的信号是反相的，那么我再搭一个增益比例为1倍的运放将信号再反相回来，我们来验证一下这个电路的效果;

如右边两个输出波形所示，输入幅值1V的方波信号，第一次反相放大10倍输出，再反相1倍最终输出10V的方波。

总结

那么今天简单的把比例运放的基本电路模型浅层的分析了一下，也就是基于简单的电路分析KVL,KCL，运放在负反馈下的特性等等，当然自身水平有限，分析的方式都是从基础的角度来的，所以我的笔记都会尽量总结成自己能够理解的形式，其中有理解不对的地方还请指出，觉得有帮助的同学也点个赞吧。