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有仪层析成像实验室

在线工具 · 06

运算放大器电路分析 反相 / 同相 / 反相加法 / 一阶有源低通 · 含饱和判断

按理想运放模型(虚短、虚断、无限开环增益)分析常用电路:给出增益、输出电压、 输入阻抗与截止频率,并检查输出是否超出电源轨。传感器信号调理的第一级放大从这里开始。

电路类型
R₁ Rf − + Vin Vout

各电压均以地为参考;运放按理想模型绘制,省略电源引脚。窄屏可横向滚动查看。

电压增益 Av

—

输出电压 Vout

—

输入阻抗 Zin

—

截止频率 fc

—

增益公式

Av=−RfR1,Vout=Av⋅Vin,Zin=R1A_v = -\frac{R_f}{R_1}, \qquad V_{out} = A_v \cdot V_{in}, \qquad Z_{in} = R_1

一阶有源低通的增益与截止频率为直流增益和 fcf_c; 输出电压按直流增益计算。

假设与边界

传递函数分析模式把反相/同相放大推广为阻抗一般形式 H(s)=−Z2/Z1H(s) = -Z_2/Z_1 或 1+Z2/Z11 + Z_2/Z_1, Z₁、Z₂ 可选电阻、电容、串并联组合——覆盖低通、高通、带通与超前/滞后补偿等常见接法, 并给出零点、极点频率与伯德图。零极点均为实数时按频率列出;共轭复极点按 固有频率与阻尼比标注。

  • 理想运放假设:无限开环增益与输入阻抗、零输出阻抗——即「虚短、虚断」。实际运放的开环增益在闭环带宽内近似满足,GBW 不足时高频增益会偏离。
  • 输出饱和判断:理想输出超出电源轨(±V\pm V)时输出被钳位到轨附近——实际器件还差 1 – 2 V 的裕量(轨到轨型除外),本工具按理想轨给出警告。
  • 未建模的非理想因素:压摆率、输入失调电压与偏置电流、噪声。小信号高阻抗场景请额外核对偏置电流在 Rf 上的压降。
  • 反相加法器:第二路经 R₂ 接反相输入端,两路互不影响(虚地点隔离)。
  • 供电:单电源使用时需给信号加直流偏置并加隔直电容,本工具按双电源对称供电分析。