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关于运算放大器的数学原理

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运算放大器的数学原理


根据模拟电路教材上的定义,把运算放大器抽象为如上图所示的模型。
其中Xi 是初始输入量,Xd 是纯输入量。Xf 是反馈量。A是开环放大倍数。
Xo 是输出量。
根据放大器性质,既可以放大交流量(即字母上打点),也可以放大直流量。
于是分别讨论一下放大器的稳定性问题。
1.
直流输入。
这里试图列出直流放大的数学关系。
最初:Xi 被放大A 倍。于是Xo1=AXi

然后:Xo1通过反馈回路回送到输入端。Xf1=FXo1=AFXi
此时:XiXf1求和,得到净输入量Xd1=Xi-Xf1=Xi-AFXi.

这样就完成了第一次反馈。
接着,开始第二轮信号传输。
此时被放大的不是Xi信号,而是净输入量Xd1
同理
Xo2=AXd1


Xf2=AFXd1

此时Xi 再次与反馈量Xf2求和(差)。因为Xi相当于恒压源(恒流源)不会自动消失。所以Xd2=Xi-Xf2=Xi-FX02.
按照这个规律反复的迭代。最后我们可以得到一个表达式子。
Xo(n+1)=A(Xi-FXon)
为了看得更清楚,我把它表示为
an+1=A(B-Fan) 其中A,B,F都是常数。
由此看来,放大器对于直流放大可以认为是一个数列。

问题:
1.
此数列是否可以求出通项公式?
2.
此数列在什么情况下收敛?(放大器最终必须是稳定的)
3.
深度负反馈情况下(1+AF)很大的情况下放大器是什么状态?
           为什么《自动控制原理》或者模拟电路需要通过微分方程或者波特图来判定此系统的稳定性?这里似乎和时间没有什么关系(因为不论你反馈的速度快还是慢不影响最后结果)

4
如果输入量Xi是一个正弦波,系统什么情况下稳定?


恳请大家发蒙解惑。不胜感激。这些问题,模电书上似乎交待的不是太清楚。

负反馈.jpg (31.1 KB )

负反馈.jpg

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沙发
sedatefire| | 2012-6-26 11:08 | 只看该作者
哈,最喜欢零回复的啦
路过,帮顶,求分

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板凳
hawksabre| | 2012-7-8 12:57 | 只看该作者
同意楼上  求分  哈哈

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