以反相放大器为例说明动态范围的考虑

登录 · 发表于 2021-3-9 09:33

一般书上研究运放电路，就是简单的推导一下传递函数，基本上就了事了。

下面以反相放大器为例，说明一下动态范围方面的考虑。

借用一个电路：

在运放的手册中，一般都会给出该运放的最大输出电流能力，表示为Imax，也就是说，运放输出电流|i0|≤Imax

登录 · 发表于 2021-3-9 09:37

本帖最后由 xukun977 于 2021-3-9 09:48 编辑

假设此时没有负载，于是下图中的电流I2，就是i0，而I2=Ui/R1:

所以限制要求是|ui|/R1≤Imax，也就是说，当运放工作线性区，运放的输出电流大小是由输入信号决定的。

而只要运放输出电流超出Imax范围，运放将不再工作于线性区了，此时运放的等效模型是：运放输出端等效于一个恒流源，如下图所示：

根据上图有关系式：Ui-Imax(R1+R2)=Vo

于是我们得到两种情况：

当运放工作于线性区时，此时输入-输出特性为一直线，但是成立范围是±Imax*R1之内：

但是一旦超出此范围，就会限流，根据限流关系式得到曲线为：

注意上图中蓝线的斜率为1

注：对于实际运放，不可能像上图那样是陡峭的拐点，至少不能这样尖，应该平滑一点。

登录 · 发表于 2021-3-9 09:51

本帖最后由 xukun977 于 2021-3-9 09:54 编辑

除了限流，运放输出电压摆幅也是有限制的，假设此时的输出摆幅最大值为对称的±Vmax，则有关系式：
|Ui|*R2/R1>Vmax

跟据上式画出下图中的黑线：

注：到底是先限流，还是先限压，取决于运放的输出能力Imax、输出电压摆幅Vmax以及电路参数R2，上图中给出的先限流的情形，但是当Vmax<Imax*R2,则会先限压，后限流。

发表于 2021-3-9 09:57

发此贴的原因，是因为看人调试电路，他认为反相放大器的R1=1K,R2=10K，和选R1=10K和R2=100K，结果增益都是-10，所以认为具体阻值大小无所谓。

结果输出电压不对，他还说运放是轨到轨的，输出电压不该这么低。------实际上他那个电路是先限流了，输出电压幅度要比预期的小的多。

登录 · 发表于 2021-3-9 12:36

哎，太没劲了，老夫已经明确指明推导条件：

这个家伙跑手册上看到了输出摆幅与负载之间的关系：

这个家伙成功转移话题，不扯“最大输出电流能力”，跑去扯Vopp与负载的关系了：

流氓啊，无赖啊这是

登录 · 发表于 2021-3-9 13:04

这个人太搞笑了，我这里把两种可能的情形都说了：

这个人，单单就研究轻负载下一种特殊情形：

然后人家就得出结论：Isc与动态范围之间的关系，没有实际意义！

不愧是自学成才的大师！找人家错误，都能找的这么别致！

发表于 2021-3-9 14:40

king5555 发表于 2021-3-9 13:36
由楼主的启示，可知RL|| Rf 的最小值。由最大摆幅可知 RL|| Rf 以及增益的合理值。甚至有人依据噪声参数， ...

珍爱生命，远离大师！！---尤其是水货大师！！！

受不了此人纠缠，老夫先撤！！

发表于 2021-3-9 14:45

那是短路电流，你算那破玩意能对吗。。。。。

发表于 2021-3-9 20:50

R2＝9Ω ，R1＝1Ω ，运放是 LM324 ，几年前在电源网看到的讨论帖。

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