这个电路中,电流源产生的电流\( I \)流入运放的反相输入端。由于运放的虚断特性,运放的正输入端也会尝试吸引相同大小的电流,但由于正输入端通常接地(虚短特性),这个电流实际上是通过\( R \)流入地。电容\( C \)在这里起到的作用是阻挡直流分量,允许交流分量通过。对于交流信号,电容可以视为开路。
分析步骤如下:
1. 由于虚断,运放的输入电流非常小,可以忽略不计。
2. 由于虚短,运放的正负输入端电压近似相等。
3. 电流源产生的电流\( I \)会在\( R \)上产生一个压降\( V = I \times R \)。
4. 电容\( C \)对直流分量充电,形成初始的输出电压。
第二张图:基于VFB运放实现的电流-电压转换器
这个电路中,电流型运放的正输入端接地,反相输入端通过一个电阻\( R \)接一个电流源。电流型运放的一个特点是其输入阻抗非常高,但在这个电路中,由于正输入端接地,虚短特性仍然适用。
分析步骤如下:
1. 由于虚断,运放的输入电流非常小,可以忽略不计。
2. 由于虚短,运放的正负输入端电压近似相等,即使正输入端接地。
3. 电流源产生的电流\( I \)会在\( R \)上产生一个压降\( V = I \times R \),这个压降是运放的反相输入端电压。
4. 电容\( C \)在这里起到低通滤波器的作用,允许直流分量通过,阻挡高频分量。
在分析这两个运放输入级电路时,我们需要考虑运放的基本特性:虚断(运放的输入电流非常小,可以忽略不计)和虚短(运放的正负输入端电压近似相等)。这些特性在大多数情况下都成立,但在特定的电路配置中可能需要更细致的分析。
第一张图:基于电流反馈型运放实现的电流-电压转换器
这个电路中,电流源产生的电流\( I \)流入运放的反相输入端。由于运放的虚断特性,运放的正输入端也会尝试吸引相同大小的电流,但由于正输入端通常接地(虚短特性),这个电流实际上是通过\( R \)流入地。电容\( C \)在这里起到的作用是阻挡直流分量,允许交流分量通过。对于交流信号,电容可以视为开路。
分析步骤如下:
1. 由于虚断,运放的输入电流非常小,可以忽略不计。
2. 由于虚短,运放的正负输入端电压近似相等。
3. 电流源产生的电流\( I \)会在\( R \)上产生一个压降\( V = I \times R \)。
4. 电容\( C \)对直流分量充电,形成初始的输出电压。
第二张图:基于VFB运放实现的电流-电压转换器
这个电路中,电流型运放的正输入端接地,反相输入端通过一个电阻\( R \)接一个电流源。电流型运放的一个特点是其输入阻抗非常高,但在这个电路中,由于正输入端接地,虚短特性仍然适用。
分析步骤如下:
1. 由于虚断,运放的输入电流非常小,可以忽略不计。
2. 由于虚短,运放的正负输入端电压近似相等,即使正输入端接地。
3. 电流源产生的电流\( I \)会在\( R \)上产生一个压降\( V = I \times R \),这个压降是运放的反相输入端电压。
4. 电容\( C \)在这里起到低通滤波器的作用,允许直流分量通过,阻挡高频分量。
解决矛盾
在两个电路中,虚短和虚断的特性并不矛盾。电流源在电容上产生的压降实际上是电路设计的一部分,用于实现电流到电压的转换。在直流稳态条件下,电容充电到与电流源产生的压降相等的电压,此时电路达到平衡状态。在交流条件下,电容允许信号通过,而运放的虚短和虚断特性确保了输入端的电压和电流关系满足运放的特性。
总结来说,即使在这些特定的电路配置中,运放的虚短和虚断特性仍然适用,它们帮助我们分析输入输出之间的关系,而电容的作用取决于信号的频率特性。