运算放大器再理解（2）

前言

昨天写了一篇运算放大器文章后，总感觉有些概念还是有些模糊，而运算放大器的种类又非常多，除了同相放大，反相放大，还有差分放大，加法器，减法器，积分运算，微分运算等等。这些都是特别经典的应用。而探究这些不同种类的运算放大器的过程中，虚短与虚断的概念又是其中的灵魂，昨天那篇文章里面感觉自己把这两个概念总结的还不是特别清晰，今天专门先拿出一部分再次把这两个概念深入总结一下吧。

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一、虚短与虚断

• 虚短
  由于运算放大器的电压放大倍数很大，一般开环电压放大倍数在几十dB以上。而输出电压有限，一般在十几V。运放的差模输入电压不足1mV，两个输入端近似等电位，相当于“短路”。开环电压放大倍数越大，两个输入端的电位越接近相等。
  通过运算放大器的开环传输曲线进一步理解一下：
  
  
  运算放大器处于线性状态时，可以把两个输入端视作等电位，称为虚假短路。
• 虚断
  运算放大器的差模输入电阻很大，一般都在一兆欧以上，流入输入端的电流不足1微安，远小于外电路的电流。可以把两个运放的输入端视作开路。分析运算放大器处于线性区或饱和区时，可以把两个输入端视为等效开路，称为虚假断路。

在各类运算放大器的使用过程中，如果心里面有对这两个概念的深入理解，在实际分析中就能做到思路清晰透彻。下面先介绍积分运算和微分运算两个例子。

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二、积分运算与微分运算

1.积分运算

直接上图：

2.微分运算

继续上图：


积分与微分相较于昨天提到的反相与同相放大器，其实就是把其中的一个电阻更换为电容，而继续利用电容的一些特性，结合放大器的特性来分析输出电压与输入电压的关系。这种积分运算与微分运算很容易让人联想到PID控制，其实在模拟式PID控制电路中，它就是发挥着核心作用，这个主题后面有精力可以继续写一期。

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三，每日名词理解

从今天开始，每天写完该写的主题后，新增一个模块：各类名词理解。因为最近发现，对于有些常见的名词自己总是熟悉而陌生，有时候恰恰是因为一些专业名词理解的不清晰，不透彻导致在具体解决一些问题的时候思维混乱，做不到流程化和清晰化。

• 阻塞赋值与非阻塞赋值
  阻塞赋值“=”：立刻执行，右式表达式求值完成后会立刻更新至左侧，执行的过程不受其他语句执行的影响，其后的 语句只有当前的赋值操作完成之后才能顺序执行。
  非阻塞赋值“<=”：当前仿真时间槽开始时计算右侧表达式的值，当前时间槽结束时更新左侧表达式的值，右侧表达式计算和左侧表达式更新期间，任何其他时间都可执行。也有可能修改右侧已经计算完成的值；重点：非阻塞赋值的过程不影响其他语句的执行。
  区别：非阻塞赋值：其左侧数值只能为寄存器类型，只能用于过程性语句中（always，initial）;不允许在连续赋值语句中使用。阻塞赋值指在同一个always块中，其后面的赋值语句是在前一条赋值语句结束后开始赋值的。
  实例：
  always@(posedge clk) begin
  q1 = in;
  q2 = q1;
  q3 =q2;
  end
  always@(posedge clk) begin
  q1 <= in;
  q2 <= q1;
  q3 <= q2;
  end
  上面两端Verilog语句中：in，q1，q2，q3初始值为0,1,2,3
  输出结果分别为0和2。（可以对照前文概念理解理解）
• dB dBm dBc dBi dBd理解
  dB: 10lg(P2/P1)
  电压或电流对比：20lg(v2/v1) 20lg(i2/i1)
  dBm: 10lg(P2/1mW)
  dBi 与 dBd:考征功率增益的值
  dBi:参考基准为全方向性天线
  dBd:参考基准为位偶极子
  dBc:某个信号功率相对于其载波功率的大小值

总结

日拱一卒，长期主义。