這個(gè)元器件能把電壓放大100萬倍,它就是運(yùn)算放大器。計(jì)算方法很簡(jiǎn)單,同相輸入端電壓,減去反向輸入端電壓,再乘以100萬倍,就等于輸出電壓。假設(shè)同相輸入是0.5V,反相輸入是0.3V,再乘以100萬,得出200,000V。
當(dāng)然實(shí)際應(yīng)用中不可能這么猛。運(yùn)放還要接上電源,假設(shè)接上10V的電源,那么此時(shí)輸出的電壓,最高只能達(dá)到10V。
現(xiàn)在將正輸入端電壓值固定,然后負(fù)輸入端抬高,同樣遵循正輸入減負(fù)輸入,得出的是負(fù)數(shù),那么此時(shí)輸出的電壓就變成接地0V。
大家發(fā)現(xiàn)沒有,由于放大倍數(shù)過于大,假設(shè)差異只有0.0001V,只要Vp大于Vn,輸出就等于(正)電源電壓,反過來Vp小于Vn,輸出就等于接地/負(fù)電源電壓。也就是此時(shí)輸出只有兩種狀態(tài),要么最高,要么最低。
現(xiàn)在將輸出和負(fù)輸入端相連,也就是輸出端和Vn相等。此時(shí)當(dāng)Vn大于Vp,輸出端會(huì)往下降。一旦降到Vn反而小于Vp,輸出端又會(huì)往上提,所以最終會(huì)使得輸出端無限接近等于Vp,也就是這三個(gè)的電壓值會(huì)相等。
接下來可以利用這個(gè)特性,制作一個(gè)線性穩(wěn)壓電路,我們先看左右兩邊。左邊電源提供15V,然后在右邊這個(gè)位置給負(fù)載輸入5V的電壓,但是電源和負(fù)載會(huì)有波動(dòng),導(dǎo)致這個(gè)點(diǎn)的輸入會(huì)變化。我們要做的,是將它鎖定在5V,如果比5V高了它能自動(dòng)降下來,如果比5V低了,又能自動(dòng)提高。我們來看看,這個(gè)電路是怎么實(shí)現(xiàn)的。
先看這個(gè)位置,通過電阻和穩(wěn)壓二極管分壓,這里會(huì)固定一個(gè)電壓值作為運(yùn)放的同相輸入電壓。
再來看另一側(cè),在5V的基礎(chǔ)上,通過兩個(gè)電阻分壓得到中間這個(gè)點(diǎn)的電壓,將它直接連接反相輸入端。這里設(shè)定這兩個(gè)點(diǎn)的電壓相同,也就是Vp=Vn。
當(dāng)上邊等于5V時(shí),也就是這個(gè)點(diǎn)Vn等于Vp,輸出Vo控制三極管導(dǎo)通,5V保持不變。
當(dāng)上邊大于5V時(shí),意味著這個(gè)點(diǎn)電壓跟著升高,也就是就Vn大于Vp,所以運(yùn)放控制Vo下降,使得三極管基極導(dǎo)通電流減小,從而控制上邊這條路線電流減小,那么這個(gè)點(diǎn)電壓就會(huì)下降。同理如果這個(gè)點(diǎn)低于5V,就會(huì)使這個(gè)點(diǎn)電壓下降,也就是Vn小于Vp,那么Vo輸出增大,基極導(dǎo)通電流增大,控制上邊通過電流增大,從而使這個(gè)點(diǎn)電壓回升。
根據(jù)三極管的伏安特性曲線,控制這條路CE之間的電流變化,從最大值到最小值,都要確保是在放大區(qū)之內(nèi)。
這個(gè)電路還有個(gè)缺點(diǎn),輸入15V,穩(wěn)壓輸出5V,也就是另外10V壓在三極管上,會(huì)導(dǎo)致三極管發(fā)熱嚴(yán)重。如果改為穩(wěn)壓輸出為12V,那么三極管分壓只有3V,發(fā)熱就會(huì)好很多,所以這個(gè)電路輸入和輸出的差距太大的話,能耗會(huì)比較嚴(yán)重。
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審核編輯:湯梓紅
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