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2017年6月8日传送函数

放大器的转移函数: 放大器的虛短路﹙Virtual short﹚

DC / DC转换器:对各控制系统转移函数的共通化

前项中已经导出误差放大器和各电压放大器,电流放大器的转移函数,本项接着要讨论经常使用作为求取放大器转移函数手段的虚短路。

圖4

放大器的虚短路

研究运算放大器(运算放大器)及讨论诸特性时必须思考理想的运算放大器和虚短路(虚地,亦称为虚拟接地)。同様的,在求取放大器的转移函数时,虚短路亦是一般使用的方法。

转移函数在导出时,藉由将图4的V一个视为VREF和虚短路,小讯号的话则使用作为接地,来求取(ΔV一个= 0)公式。

针对图4,使用此手法导出的转移函数公式如公式2-9所示。

由此公式所取得之增益(增益)和相位(相位)的波德图(实线),以及实测所取得之波德图(虚线)如图5所示。

圖5

从图5可以读取到公式所示之特性以及与实测之差异。

這些意味著「可以應用虛短路之領域有條件限制」。
理想的虚短路必须具备下列条件。

圖6

不过,这些条件实际上并不会成立。如图6所示,DC增益和频宽实际上同时受到电晶体的克或输出阻抗等电路特性所限制。

结果如下:

这表示,由于低频率方DC增益有限,高频率方频宽受限,因此增益减少。大家试着验证看看此现象对转移函数会有什么样的影响。

推测虚短路所导出的上述公式2-9和前项藉由克希荷夫法则所导出的公式2-6若设定Ç1= 0的话,则公式将相同。不过,公式2-6须导出且以公式2-5为前提条件。这就是虚短路成立的条件。

圖7

那么,关于公式2-5,我们试着从上述特性来验证其理想条件变化的影响。
低频率方(ω= 0)A =有限时,公式2-5为

žb→∞,R小号A → 有限値

不成立。

高频率方(ω=∞)甲≒0时为

žb→R3,R小号A→0

这也不成立。
因此,在實際電路中,轉移函數對頻率領域會產生如圖7般的變化。

最后,有关虚短路的应用,图8为总整理。在导出放大器的转移函数时须理解有些领域适用虚短路,有些则不适用,必须对各个领域采取适当的导出方法。

圖8

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