研習完本章, 將學會. 運算放大器簡介 -------------------------------------------0 2. 非反相放大器 -------------------------------------------0 3. 反相放大器 -------------------------------------------6 4. 加法器 -------------------------------------------25 5. 積分器 -------------------------------------------27 6. 微分器 -------------------------------------------34 7. 儀表放大器 -------------------------------------------36 8. 習題 -------------------------------------------42 4- 運算放大器簡介 運算放大器 (Operation ampliier, 簡稱 OPA) 的簡易方塊圖, 如下圖所示, 其中第 級為上一章所討論的差動放大器 OPA 的簡易符號, 如下圖左所示, 其輸入端有兩個, 標示 + 者為非反相輸入端 (Noninerting input), 標示 - 者為反相輸入端 (Inerting input), 輸出端則有一個 通常,OPA 工作需要兩直流偏壓電壓, 一正一負, 標示如上圖右所示, 不過, 一般的習慣並不畫出
理想運算放大器 理想運算放大器的特性結構, 顯示如下圖 其理想特性有 A ol : 開環路電壓增益 (Open loop oltage gain) 無窮大 Z in : 輸入阻抗 (Input impedance) 無窮大 Z : 輸出阻抗 (Output impedance) 近似為零 CM: 共模拒斥比 (Common-Mode ejection atio) 無窮大 I in(bias) : 輸入偏壓電流 (Input bias current) 等於零 I in(o) : 輸入抵補電流 (Input oset current) 等於零 V in(o) : 輸入抵補電壓 (Input oset oltage) 等於零 unity : 單位增益頻率 (Unity-Gain requency) 無窮大 根據上述特性, 由圖可知因為輸入阻抗 Z in 無窮大, 所以可以全部接收輸入端的電壓差 (V V2), 放大 A ol 倍後, 又因為輸出阻抗 Z 幾乎為零, 再 00% 的將放大信號輸送到輸出端 實際運算放大器 元件的理想特性, 讓電子電路容易瞭解與分析, 但是, 理想的元件不可能存在, 即使是 OPA, 一樣不例外 ; 舉 74C 為例, 其特性典型值為 Z in = 2 MΩ,A ol = 200000,Z = 75Ω, CM = 90 db, unity =MHz, I in(bias) = 80 na, I in(o) 型的 OPA 具有高 Z in, 高 A ol 值與低 Z, 圖示如下 = 20 na, V in(o) = 2 mv, 簡言之, 典 2
當然,OPA 的電壓與電流同樣受到限制, 例如, 輸出的峰對峰電壓, 會被限制在比輸入直流偏壓電壓小 ~3 伏特 OPA 未接回授元件時, 稱為開環路 (Open loop, 簡寫 ol ), 其小信號的頻率響應為 由上圖可知 A ol 很高, 其值為 200000 c(ol) 等於 0 Hz 低通濾波器特性, 衰減斜率為 -20dB/ 十倍 單位增益頻率 unity MHz 若是有接回授元件, 則叫作閉環路 (Close loop, 簡寫 cl ); 例如, 負回授就是最常用的應用電路 由於開環路 OPA 的 A ol 值很大, 使得輸入的信號再小, 還是會造成輸出信號截波失真, 例如下圖所示為 Pspice 所執行的結果 3
因此, 最理想的狀況是 PP=V CC +V EE, 實際上, 大約少 V~3V 之間 將一步級輸入加在 OPA 的非反相放大端, 輸出電壓的最大變化率稱為轉換率 (Slew rate, 簡稱 S ); 例如, in 為峰值 0V 的方波, 結果如下 S ΔV Δt 其中 ΔV V max V min, Δ t為輸出由最小值 V min 昇至最大值 V max 所需的時間, 由輸出結 ΔV 果判斷, 可得 ΔV 20 V, Δt 40 μs, 代入 S, Δt S 20 V 40 μs 0.5 V μs 意即輸出電壓的最大變化不會 微秒內快過 0.5V 延續上述的觀念, 若正弦波的峰值為 V P, 其轉換率失真開始於起始斜率等於 OPA 的轉 換率, 可知最大不失真頻率 max 為 max S 2πV P 運算放大器增益級與輸出級 4
運算放大器通常由三個放大器所構成, 並且採用不使用耦合電容與旁路電容的直接交連方式處理, 如下圖所示, 其中第一級使用 Q 3 Q 4 Q 5 三電晶體主動負載差動放大器當做輸入級, 配合使用 Q 9 Q 0 2 Wildlar 電流鏡提供偏壓, 電壓增益範圍在 0 2 ~0 3 之間 ; 第一級的輸出端串接一達靈頓對 (Darlington pair), 此為增益級, 其 Q 7 達靈頓對偏壓電流也是 Q 9 Q 3 Wildlar 電流鏡所提供, 電壓增益範圍在 0 2 ~0 3 之間 ; 第三級 Q 8 4 射極隨耦器當做輸出級, 此級亦可使用推挽式射極隨耦器, 電壓增益接近於 已知 由電路可知 為了能夠, 需要, 意即 輸入阻抗 5
其中 將上兩式代入 i 電壓增益 達靈頓對的電壓增益 A = o2 / b6 為 其中 將 i 代入 6
輸出阻抗 達靈頓對的 L7 = b8 c 為 另外, 射極隨耦器的輸出阻抗 o 為 舉例說明 : 如下圖所示圖電路,β=00,Q 的 V A =00V, 求達靈頓對的電壓增益 A 已知 I Q = 0.2 ma: 使用 7
計算 計算 計算 計算 8
輸入電壓 V 2 5 ol 0 如圖電路, 若 OPA 為理想元件, A, 輸出 PP 實際上大約少 3V, 求最大的 根據題意輸出 PP = 27V, V 2 在反相輸入端, 可知負飽和電壓為 -3.5V, 因此最大的 輸入電壓 V 2 為 V 3.5 2 5 0 35 μv 如圖的 OPA 電路, 求轉換率 S ΔV = 0.25 V, = 0.μS, 代入 S, Δt S 0.25V = = 2.5 V 0.μs μs 若 OPA 的轉換率 S = 4 V μs, 若正弦波的峰值為 0V, 求最大不失真頻率 max 代入 max S, 2πV P 9
4πV μs max = = 200 khz 2π(0 V) 練習 4-. 如圖電路, 若 OPA 為理想元件, A =2 0 電壓 V 2 ol 5, 輸出 PP 實際上大約少 2V, 求最大的輸入 85 V 2. 如圖的 OPA 輸出, 求轉換率 V 2 μs 3. 若 OPA 的轉換率 S V =8, 若正弦波的峰值為 6V, 求最大不失真頻率 μs max max = 22.2 khz 4-2 非反相放大器 閉環路電壓增益 0
負回授 (Negatie eedback) 係指放大器的輸出電壓, 以相位相反方式, 部分回傳到輸入端的過程, 這種步驟在電子學中, 是非常重要的觀念, 尤其是針對運算放大器 ; 輸入訊號接在非反相輸入端 +, 回授則自輸出 端經 與 i 送回反相輸入端 -, 如下圖所示的電路稱為非反相放大器 (Noninerting ampliier) 其電壓增益命名為閉環路電壓增益 (Closed-Loop oltage gain), 大小為 A cl(ni) A A ol ol B B 上式 A : 閉環路電壓增益, 下標 NI 代表非反相,A ol : 開環路電壓增益,B: 回授比例, cl(ni) 其值為 B = i /( i + ) 證明 : = A ol ( in - V ) V 將 i i B 代入上式 = A ol in - A ol V = A ol in - A ol B + A ol B = A ol in (+ A ol B) = A ol in in A A ol ol B
A cl(ni) A A ol ol B B 由上式明顯得知, 閉環路電壓增益由外加電阻控制, 與 OPA 電路特性無關, 並且只要精確控制電阻, 即可得到穩定的電壓增益 虛短路 理想 OPA 的輸入阻抗無窮大, 因此,+- 兩端可以視為斷路, 意即沒有電流流入, 並且開環路電壓增益無窮大, 導致 + = -, 示意圖如下所示 事實是 +, 卻可以視為宛如短路, 以致於 =, 此種不是真的短路卻可以視為宛如短 路, 稱為虛短路 (Virtual short), 根據虛短路的概念, 非反相放大器的閉環路電壓增益可以快速得知 ; 由 KCL, 可知 -in in - 0 = i i = in ( + )=in i i + A cl(ni) = = = + i in i i 根據上式可知, 非反相放大器的閉環路電壓增益大小由外接電阻決定, 與放大器本身的參數無關 當開環路增益 A=A ol 是有限值時, 2 = in, 代入 = A( 2 - ) = A in - A 2
即 = in - /A, 在端點 的位置, 根據 KCL: ( in A i ) 0 ( in A ) 0 化簡 i in i A in A 0 in ( i ) ( A i ) A ( i A ) A 已知 cl(ni) in, 上式改寫為 A cl(ni) i A i 由上式可知, 當 A cl(ni) i 電壓隨耦器 3
電壓隨耦器 (Voltage ollower, 簡稱 VF) 電路如下圖右所示, 下圖左電路則顯示非反相放大器演變為電壓隨耦器時外接電阻的設定, 其中令 i = ( 斷路 ), = 0( 短路 ) 換研之, 這是非反相放大器特例, 可見回授比例與電壓隨耦的閉環路電壓增益分別為 B =, A cl(ni) = 這樣的結果如同 CC 類放大器一般, 意即電壓隨耦器有高輸入阻抗與低輸出阻抗的特性, 是極佳的緩衝器 如圖電路, 若開環路電壓增益 A ol 5 =0, 求閉環路電壓增益 in 從 + 端送入, 判斷是非反相放大器, 回授比例 或代入 A cl(ni) = + B i 4
另一種解法 : 使用虛短路觀念與 KCL( 參考下圖 ) in 0 5kΩ in 00 kω 0, in 0 in 20 0 20 in in 0, 2 in A cl(ni) in 2 如圖電路, 若開環路電壓增益 A ol 5 =0, 求閉環路電壓增益 in 從 + 端送入, 判斷是非反相放大器, 回授比例 另一種解法 : 使用虛短路觀念 ( 參考下圖 ) 5
in, A cl(ni) in 練習 4-2. 如圖電路, 若開環路電壓增益 A ol 5 =0, 求 0 mv A 2. 如圖電路, 若開環路電壓增益 ol 5 =0, 求 0 mv 4-3 反相放大器 反相放大器 (Inerting ampliier) 的輸入訊號接在反相輸入端, 回授則自輸出 端經 與 i 送回反相輸入端,+ 端接地, 如下圖所示 6
其電壓增益同樣命名為閉環路電壓增益 (Closed-Loop oltage gain), 大小為 上式 A cl(i) : 反相放大器閉環路電壓增益, 下標 I 代表反相 證明 : 理想 OPA 放大器,Z in 無窮大, 意謂流經的電流也是零, 因為 + 端接地是 0V, 使得非 反相與反相輸入端之間的壓降為 0V, 此現象稱為虛接地 (Virtual ground) 根據 KCL: 流進節點的電流代數和等於零 I I 0, in in i A cl(i) in 由以上結果可知, 反相放大器的閉環路電壓增益同樣只跟 i 與 有關, 與放大器本身的參數無關 i 7
當開環路增益 A=A ol 是有限值時, 2 = 0, 代入 即 在端點 的位置, 根據 KCL: 化簡 已知, 上式改寫為 8
由上式可知, 當 具有 T 型網路之反相放大器 A cl(i) 如下圖所示具有 T 型網路的 OPA 反相放大器, 比照前述分析方式求解其閉環路電壓增益 配合虛接地與虛短路的概念於電路中標示各參考電流與電壓, 如下圖所示 i in i 2 0 2 x, x 2 in 根據 KCL, 電壓 x 的節點滿足 i 2 +i 4 =i 3, 即 9
0 x 0 x x 2 4 3 x ( 2 3 4 ) 3 將 x 2 in 代入上式 2 in ( 2 3 4 ) 3 由此可得閉環路電壓增益 A cl(i) 為 A cl(i) 2 ( 3 2 3 4 ) 當 3 斷路 open, 4 短路 short 時, 電路變為反相放大器, 上式轉換為 當 = 2 = 3 = 4, 此時電路電壓增益為 為什麼要使用 T 型網路, 理由如下 : 假設 =50kΩ, 2 = 3 =400kΩ, 3 =40kΩ, 此條件下具有 T 型網路 OPA 反相放大器的閉環路電壓增益 A cl(i) 為 -96 倍, 同樣的電壓增益倍數, 若不使用 T 型網路, 回授電阻 2 必須等於 96 50kΩ=4.8MΩ, 意即必須使用很大數值的電阻, 兩相比較, 顯見具有 T 型網路的 OPA 反相放大器, 只要使用合理大小的電阻即可達到所需的放大倍數 如圖電路, 若開環路電壓增益 A ol 5 =0, 求閉環路電壓增益 20
in 從負端送入, 判斷是反相放大器 另一種解法 : 使用虛接地觀念與 KCL( 參考下圖 ) in 0 kω 0 00 kω in, 00 A cl(i) in 00 差動放大器 如下圖所示的電路, 稱為使用 OPA 的差動放大器, 因為當電阻條件符合 2 / = 4 / 3 時, 輸出電壓 可以表示成兩輸入電壓差 ( 2 - ) 乘上放大倍數, 此放大倍數就是所謂的差動電壓增益 A d, 其值等於 2 / 2
證明 : 使用重疊原理,(a) 當 單獨存在時, 電路為反相放大器 根據本節的內容得知輸出電壓為 (b) 當 2 單獨存在時, 電路為非反相放大器 根據上一節的內容得知輸出電壓為 合成 (a)(b) 結果 代入 等式 22
即差動電壓增益 上述差動放大器的輸入阻抗, 參考如下圖所示的電路即可快速求出 假設 = 3, 2 = 4, 因為虛擬短路 (Virtual short), 由 KVL 可知 如圖電路, 求 (a) (b) 輸入電阻 23
(a) 使用 6kΩ kω (3 ) 2 V 直接代入公式, 固然方便, 但不鼓勵這樣處理問題, 可以比照重疊原理嘗試求解 ; 當 V 單獨存在時 =V (-6kΩ/kΩ)=-6V 當 3V 單獨存在時, 先求出 V+ 處的輸入電壓為 V+=3V 6kΩ/(+6)kΩ=8/7V 2 =8/7V (+6kΩ/kΩ)=8V 綜合兩輸出電壓可得 = + 2 =-6+8=2V (b) 使用 in = 2 練習 4-3. 如圖電路, 若閉環路電壓增益 Acl(I) 8, 求 8 kω 2. 如圖電路, 求閉環路電壓增益 24
(a)-3 (b)-8 3. 如圖電路, 若輸入電阻為 0kΩ, 電壓增益為 00, 求 (a) = 3 =? (b) 3 = 4 =? (a)5kω (b)500kω 4-4 加法器 分析 如圖所示為二個輸入之反相加法器 (Summing ampliier) 根據虛接地的觀念, 流進反相輸入端的電流 I +I 2 等於 I, 如下圖所示 即輸出 可以表示成 25
in in 2 2 0 當然, 雙輸入的情況可以類推至 N 個輸入 ( in in 2) 2 ( in 2 in 2... N inn ) 假如 = 2 = = N =, 上式簡化為 ( in in 2... inn ) 假如 =, 上式簡化為 ( in in 2... inn ) 換言之, 由不同電阻值可以決定不同輸入電壓的代數和比例 如圖電路, 求輸出電壓 注意反相輸入的特性 如圖電路, 求輸出電壓 26
注意反相輸入 0 k 0 k ( 2) 20 V k 2k 雖然 = -20V, 但是 (max) = 5V, 因此 = -5V 練習 4-4. 如圖電路, 若 OPA 的最大輸出電壓為 5V, 求 -3V 2. 如圖電路, 若 OPA 的最大輸出電壓為 5V, 求 -2.5V 4-5 積分器 27
分析 積分器 (Integrator) 電路如下圖所示, 其中有很明顯的 C 組態電路, 但是電阻在輸入端 電容充電電荷與電壓關係為 I C dt Q C V C, 由於虛接地緣故 V C C I C dt C in 0 dt C in dt 因此輸出電壓 等於 上式表示輸出電壓 等於輸入電壓 in 的積分除以時間常數 C 乘積, 並且相位差 80 度, 因此稱為積分器 ; 若考慮輸出電壓 時間等於 0 的起始值, 上示改寫為 此種電路可以改變輸入電壓的波形, 例如積分器電路與輸入電壓波形如下所示, 當輸入為方波, 峰值 2V, 頻率 500Hz, 輸出就是正半週起始的三角波, 其數值計算過程如下. C= 0 3 0. 0-6 = 0-4,/C =0 4 2. 0 t ms: 代入 4 t 0 ( 2) dt 0 20000 0 t 28
代入 t = ms, = 20V, 但是運算放大器有飽和電壓的限制, 假設其飽和電壓為 0V, 意即 最多等於 0V, 此值所對應時間為 0 = 20000t t = 0.5ms 3. ms t 2ms: 同步驟 2 計算, 此時起始值為 0V 4 t 0 (2) dt 0 20000(t ) 0 代入 t = 2ms, = -0V 4. 2ms t 3ms: 同步驟 3 計算, 此時起始值為 -0V 代入 t = 3ms, = 0V 重複上述步驟, 可得如下所示的輸出電壓波形 4 t 0 ( 2) dt 0 20000(t 2) 0 2 上圖為 Pspice 模擬的結果, 雖然相較於理論值有些許差異, 卻已經可以清楚看到所謂積分器積分的運算效果 通常, 積分器的電容會並聯高數值電阻, 做為低頻失真補償, 如下圖所示 當低頻時, 電容阻抗 Z C = /(jωc) 很大, 與電阻並聯 P 結果, 可以忽略電容阻抗的作用, 因此電路轉變為反相放大器 ; 當中高頻時, 電容阻抗 Z C = /(jωc) 隨著頻率增加而遞減, 與電阻 P 並聯結果, 可以忽略電阻的作用, 因此電路為積分器 如圖電路, 輸入電壓 in 為方波, 求 輸出波形 29
應用公式 C in dt, 計算方波負半週的,C=0 0 3 0. 0-6 = 0-3,/C =0 3 m ( 0 m) 0 V 上式中 0V 為輸出三角波的峰對峰值 ; 同理, 方波正半週的, = -0V, 綜合以上, 可知輸出波形為 若輸入電壓 in 的頻率為 00Hz, 輸出波形為 30
若輸入電壓 in 的頻率為 2.5kHz, 輸出波形為 顯見輸出電壓 波形相關於輸入電壓 in 的頻率 如圖所示的電路,V C (0)=0, 求 輸出波形 使用 當 t = ms, 輸出波形, 如下圖所示 3
如圖所示的電路,V C (0)=0, 求 輸出波形 充電電流 I 當 t =, 電容充電最大電壓為 充電方程式為 其中, 當 t = ms 32
輸出波形, 如下圖所示 練習 4-5. 如圖電路, 若 in 為方波, 週期 2ms, 求 波形 2. 如圖電路, 若 in 為三角波, 則 為 方波 33
4-6 微分器 微分器 (Dierentiator) 電路如下圖左所示, 其中同樣有很明顯的 C 組態電路, 但是電容在輸入端 電容充電電荷與電壓關係為 I C dt Q C V C, 由於虛接地緣故, 如上圖右所示 I C I C dv dt C C d dt in 因此輸出電壓 等於 I d C dt 上式表示輸出電壓 等於輸入電壓 in 的微分乘上時間常數 C, 並且相位差 80 度, 因此稱為微分器 ; 此種電路可以改變輸入電壓的波形, 例如下圖所示的微分器電路, 當輸入為三角波, 峰值 0V, 頻率 500Hz, 輸出就是方波 in 上圖為 Pspice 模擬的結果, 數值很接近理論值, 同時也可以清楚看到所謂微分器微分的運算效果, 恰好是積分器積分運算的相反 34
通常, 微分器的電容會串聯低數值電阻, 做為高頻雜訊補償, 如下圖所示 當低頻時, 電容阻抗 Z C = /(jωc) 很大, 與電阻串聯 S 結果, 可以忽略電阻的作用, 因此電路仍然是微分器 ; 當中高頻時, 電容阻抗 Z C = /(jωc) 隨著頻率增加而遞減, 與電阻 S 串聯結果, 可以忽略電容的作用, 因此電路為反相放大器 如圖電路, 輸入 in 為三角波, 求 輸出波形 應用公式 C d dt in, 計算三角波正斜率的,C = 0 0 3 0. 0-6 = 0-3 = - (0-3 ) (0 4 ) = -0 V 同理, 三角波負斜率的 = 0 V, 綜合以上結果, 可知輸出波形如下所示 練習 4-6 35
. 如圖電路, 輸入 in 為三角波, 求 輸出波形 4-7 儀表放大器 如下圖所示的差動放大器, 其動作原理已經在 5-3 章節中介紹過 現在快速回顧 : 使用重疊原理, 即可求出輸出電壓 in 單獨存在 ( in2 短路, 參考如下圖所示的電路 ): 此時為反相放大器, 因此可知輸出電壓 為 3 in in2 單獨存在 ( in 短路, 參考如下圖所示的電路 ): 此時為非反相放大器, 因此可知輸出電壓 為 36
3 3 ( ) ( )( 4 2 in 2) 2 4 綜合以上結果, 假設 = 2 =, 3 = 4 =, 可得輸出電壓 為 in, 2 in 2 2 ( in 2 in ) 由上式可知, 輸出電壓 等於兩輸入電壓的差再放大 / 倍, 故稱為差動放大器 ; 若此電路的電阻皆相同, 則放大倍數等於, 意即為單一增益的差動放大器 儀表放大器 (Instrumentation ampliier) 電路如下圖所示, 其中非反相放大器組態的 OPA 與 OPA 2 提供高輸入阻抗與電壓增益, 差動放大器組態的 OPA 3 則是提供單一增益 (Unity-gain) 首先求 : 參考下圖左電路, 因為有兩個輸入, 所以使用重疊原理求解. in 單獨存在 : 參考下圖中電路, 因為 OPA 2 虛接地, 可知電阻 G 下端接地, in 從正端 + 送入, 此為非反相放大器特性 37
2. in2 單獨存在 : 參考下圖右電路, 因為 OPA 2 虛短路, 可知電阻 G 下端接 in2, 並且從負端 - 送入, 此為反相放大器特性 綜上分析, 可得 輸出電壓為 同理, 2 輸出電壓為 若設定 = 2 =, 可知 2 ( 2 )( in 2 in ) 最右邊 OPA3 兼具反相與非反相輸入型態, 反相部分閉環路增益為 - 3 /, 非反相部分閉環路增益為 + 3 /, 令 3 / = 4 / 2, 直接代入差動放大器結果, 可得閉環路增益為 G A cl 3 ( 2 G ) 4 2 ( 2 G ) 若設定 = 2 = 3 = 4, 上式簡化為 A cl ( 2 G ) 如圖電路, 求其閉環路增益 A cl 38
A 已知 : = 5kΩ, G = 500Ω, 代入數學式 cl ( 2 G ) 得 另外一種處理方式 : 電路中電阻 G 可以切割成兩等值電阻, 或者切割成兩等值電阻後中間再接地, 其閉環路增益皆相同 ( 此部分的證明請自行練習 ) 由上述討論可知儀表放大器的閉環路增益為 即輸出電壓為 =2(3-)=42 V 另一種處理方法 39
() V 電壓源單獨存在 : 此為非反相放大器 =V(+ )= V 3V 電壓源單獨存在 : 此為反相放大器 =-3V( )=-30 V 綜合以上結果 =-30=-9 V (2) 3V 電壓源單獨存在 : 此為非反相放大器 40
2 =3V( )=33 V V 電壓源單獨存在 : 此為反相放大器 2 =-V( )=-0 V 綜合以上結果 2 =33-0=23 V 4
使用重疊原理 =(-9V)(- )+(23V)( )(+ )=9+23=42 V 練習 4-7. 如圖電路, 求 -0V 2. 如圖電路, 求 -V 4-8 習題. 如圖電路, 求閉環路電壓增益 42
2. 如圖電路, 求閉環路電壓增益 3. 如圖電路, 求 4. 如圖電路, 求 5. 如圖電路, 求 6. 如圖電路, 求 43
7. 如圖電路, 求 8. 如圖電路, 求 9. 如圖電路, 求 44
. 33sin(t) mv ( 根據虛短路 ) By KCL: =0, 30sin(t)+3sin(t)- =33sin(t) mv 2. -30sin(t) mv ( 根據虛接地 ) By KCL: =0, -30sin(t)+0- =-30sin(t) mv 3. V 使用重疊原理 () V 電壓源單獨存在 : 此時為反相放大器 45
=-(2kΩ/kΩ)(V)=-2V (2) 2V 電壓源單獨存在 : 此時為非反相放大器 =(+ )V + =(+2)(2V )=3V 4. -7V 綜合以上結果 =-2+3= V, V 即 46
, 根據 KCL, 電壓 x 的節點滿足 i 2 +i 4 =i 3, 即 0.5 ma+0.25 ma = 0.75 ma = i 3 6=, 5. -4V, 0.5 V 即, 根據 KCL, 電壓 x 的節點滿足 i 2 +i 4 =i 3, 即 0.5 ma+0.5 ma = ma = i 3 V i 3 2.5 =, 47
6. -.8 V 此為反相放大器 =-(6/ 00mV+6/2 200mV+6/3 300mV)=-.8 V 7. 3 V 二級皆為反相放大器 =-(/ V+/ 2V)=-3 V, =-(/ -3V)=3 V 8. V 此為非反相加法放大器 () 4V 電壓源單獨存在 : =4V ( ) (+60kΩ/20kΩ) =4V ( ) (+3)=4 V 48
(2) -5V 電壓源單獨存在 : 2 =-5V ( ) (+60kΩ/20kΩ)=-5 V (3) 2V 電壓源單獨存在 : 3 =2V ( ) (+3)=2 V 綜合以上結果 =4-5+2= V 9. 6 V () V 電壓源單獨存在 : 此為非反相放大器 =V(+ )=2 V 3V 電壓源單獨存在 : 此為反相放大器 49
=-3V( )=-3 V 綜合以上結果 (2) 3V 電壓源單獨存在 : 此為非反相放大器 =2-3=- V 2 =3V( )=6 V V 電壓源單獨存在 : 此為反相放大器 2 =-V( )=- V 綜合以上結果 50
2 =6-=5 V 使用重疊原理 =(-V)(- )+(5V)( )(+ )=+5=6 V 5