运放反馈电阻串联二极管

Question

同相放大器反馈由电阻串联二极管组成，这个二极管的作用是什么，怎么计算输出电压Vo

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在您提供的电路中，这是一个基本的同相放大器配置，使用了双运算放大器LM358。二极管D1（1N4148）在这个电路中的作用是保护运算放大器的输入端免受过压损坏，并且作为一个钳位元件，限制输出信号的最大值。

同相放大器的基本公式是：Vout = A * (Vin + Vbias)，其中 A 是放大倍数，Vin 是输入电压，Vbias 是偏置电压。

在这个特定的电路中，我们有一个电压跟随器，即放大倍数为1的情况（没有负反馈）。然而，由于串联的二极管D1，输出电压不会超过二极管的正向导通电压，通常是0.6到0.7V左右（对于硅二极管）。

为了计算输出电压Vo，我们需要考虑当输入电压Vi变化时，二极管是否导通。当Vi小于二极管的正向导通电压时，二极管截止，输出电压等于输入电压Vo = Vi。当Vi大于二极管的导通电压时，二极管导通，输出电压被钳位在二极管的正向导通电压附近，Vo ≈ 2.5V（电源电压）- 二极管导通电压。

这是一个线性近似，实际的输出电压会稍微低于电源电压减去二极管的正向导通电压，因为运算放大器的输出可能无法达到电源电压的绝对最大值。

这个电路没有负反馈，所以放大倍数是1。但是，考虑到二极管的影响，我们可以将这个系统视为一个有软限幅功能的电压跟随器。

需要注意的是，虽然这个电路简单，但在实际应用中可能会遇到一些问题，比如温度对二极管导通电压的影响以及运算放大器的失调电压。不过，在这个简化的分析中，我们将忽略这些因素。

如果您需要更详细的数学模型或具体数值计算，请提供输入电压Vi的具体范围，我可以进一步解释或计算。