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1、小论文要求（上海交通大学基本电路理论课程专用：田社平 2010-12-9）关于小论文时间节点安排如下：（1）分组：以小组为单位（最多不超过5 人），注意发挥集体的力量。对问题的讨论务必注意叙述的清晰性、严谨性。（2）每组须设立一名组长，负责小组讨论、交流的开展以及工作的分配（论文撰写、输入、ppt文档制作、组员工作量评定等），论题自选。（3）第19周周1之前完成word正式版本（版本为word2003），请将小论文传至：ftp:/ /upload/基本电路理论小论文处，用户名：sptian，密码：123456，只需提交word文档。请每组提交一份WORD电子版。（4）请同学们按时间完成教学论文
2、的撰写，完成的时间、内容、版面均为评分内容。（5）小论文格式请参照后附的样板。附：小论文样板（2篇）对“一种含理想运算放大器电路的讨论”的讨论作者，班级等信息xxx1：组长，负责。（各组员在本篇论文所起作用的说明）xxx2：负责资料收集。xxx3：。摘要：本文指出了文献1中不正确的分析结果，并讨论了文献1产生错误的原因。在电压跟随器电路中引入了负反馈，电路能够正确工作，如果将其中的负反馈改为正反馈，电路将工作在饱和区，得不到电压跟随的目的。电路仿真软件的分析结果是对电路实际运行结果的一种近似，并非在所有的情况下都与实际电路结果一致。关键词：电路分析，电压跟随器，运算放大器，反馈，电路仿真Dis
3、cussion on Discussion on a Circuit Including Ideal Operational AmplifierAuthors, Class(School of Electrical and Electronic Eng., Shanghai Jiao Tong Univ., Shanghai 200240, China)Abstract: This paper has pointed out the incorrect analysis for voltage followers in 1. Negative feedback is introduced in
4、 the voltage follower whose voltage output can follow its voltage input. It will work in saturated zone if the negative feedback is exchanged to positive feedback and the circuit is not a voltage follower. Results of circuit simulation software reflect the operation of actual circuits approximately
5、and can not concord with each other in all cases.Key words: circuit analysis; voltage follower; operational amplifier; feedback; circuit simulation随着电子技术的发展，越来越多的电路都采用运算放大器作为构成电路的基本器件，因此在电路理论课程或电子技术课程中，含理想运算放大器电路的分析是一个重点内容。文献1以文献2中的一个含理想运算放大器电路（电压跟随器）作为例子进行讨论，最后得出的主要结论认为对文献2的电压跟随器，“输入信号在一定范围（与运放的参数有
6、关）内电路引入的是负反馈，分析时可以利用虚短概念，因此文献1（指本文的文献2）电路求解正确”。文献1的讨论涉及到了分析含运算放大器电路的一些重要的概念：当运算放大器的输出端与同相输入端或反相输入端之间有反馈支路时，该反馈是正反馈还是负反馈究竟如何认定？对电路仿真结果应如何看待？对含运算放大器电路进行分析时在什么情况下可应用“虚短”、“虚断”的概念？笔者对文献1的讨论有不同看法，下面谈谈笔者的理解，供大家参考。由于理想运算放大器是实际运算放大器的理想化模型，在本文讨论中对理想运算放大器和实际运算放大器不作区分，但这并不影响本文的讨论。事实上，文献1所涉及的理想运算放大器并非“理想”，因为其开环放
7、大倍数并非为无穷大（默认值为106），输入电阻也不是无穷大（默认值为3M），输出电阻也不为零（默认值为75）。1 电路中正反馈和负反馈的判断反馈是电路分析与设计中一个非常重要的概念，在实用电路中，几乎都要引入这样或那样的反馈，以改善电路中某些方面的性能。对电路反馈极性（正或负）判断的基本方法为瞬时极性法3。图1为文献1分析的所谓电压跟随器电路，按照瞬时极性法，反馈极性的判断如图2所示。假设反相输入端极性对地为正（），则输出端极性对地为负（），由于反馈的作用，使正相输入端的极性对地为负（），由此导致运算放大器的净输入电压ud=u+-u-的数值加大，说明电路引入了正反馈。这与文献1的观点完全相反。
8、 图1 文献1引用的电路 图2 正、负反馈的判断即使按照文献1的分析也得不出图1电路引入负反馈的结论。由图1可得 (1)式中，uf=uo为反馈电压。由上式可知，当uf增大，则ud随之增大；反之亦然。说明uf增加了净输入电压ud，说明图1电路引入了正反馈。而文献1由式(1)得到的结论是“uf削弱了净输入电压，也就是净输入电压比没有引入反馈时减小了。”显然这一结论是错误的。由此结论推出“电路引入的是负反馈”也是错误的。由于在电路引入负反馈可使电路的输出量和输入量之间具有稳定的关系，任何因素引起的输出量的变化均将得到抑制3，而在电路引入正反馈不能使电路的输出量和输入量之间具有稳定的关系，任何因素引起
9、的输出量的变化均将引起输出量更大的变化，从而使电路进入非线性的饱和区。由此得出结论：图1电路不能稳定地工作，它不是电压跟随器电路。图3所示电路才是真正的电压跟随器。图3 电压跟随器2 对电路仿真结果的认识文献1还采用电路仿真的方法对其中的理论分析进行了验证。初看起来，电路仿真结果验证了理论分析的结果。对这个问题应该怎么看？笔者认为，所有电路仿真软件中的元件模型都是对实际器件的一种近似，其仿真算法也是对电路实际运行过程的一种近似，这种近似在对电路按“常规”设计（接法）时进行仿真都有较好的结果，而对电路不按“常规”设计（如图1电路）时进行仿真可能会产生与实际结果相去甚远的结果。笔者曾使用过EWB、
10、Multisim(EWB的升级版)、Orcad/Pspice等电路仿真软件，时常发现电路仿真结果与电路实际运行结果不一致的情况。例如对图4(a)所示比较电路，U1为Multisim中虚拟三端运算放大器，其输出应为方波，但仿真结果如图4(b)所示，其中U1正相输入端的波形为正弦波，U1输出端为21V，该结果与实际不符。如果将图4(a)中的虚拟三端运算放大器改为虚拟五端运算放大器，如图5(a)所示，则仿真结果如图5(b)所示，其中方波为虚拟五端运算放大器的输出，显然此时比较符合实际情况。 (a) 电路连接 (b) 仿真结果图4 采用虚拟三端运算放大器的比较电路 (a) 电路连接 (b) 仿真结果图
11、5 采用虚拟五端运算放大器的比较电路对图1所示电路，笔者曾连接实际电路进行实验，结果是电路中的运算放大器工作在非线性的饱和区，没有出现文献1所讨论的情况。笔者还采用Multisim进行了仿真，不管是使用虚拟运算放大器还是实际运算放大器模型，都没有得出合理的结果，但笔者采用Orcad/Pspice进行仿真，并使用实际运算放大器模型，如图6所示，则得到了较合理的仿真结果。图6(a)中运算放大器模型选用LM158，其反相输入端的波形如图6(b)中正弦波所示，其表达式为u-=1+2sin(2104t)V；输出端的波形如图6(b)中折线所示，显然运算放大器工作在负饱和区，与实际情况是吻合的。(a) 电路
12、连接 (b) 仿真结果图6 采用Orcad/Pspice对图1电路进行仿真笔者还对图3所示电压跟随器电路进行了仿真，对运算放大器不管采用仿真软件中何种运算放大器模型（虚拟的或实际的），都能得到正确的结果。图7给出了采用Orcad/Pspice对图3电路进行仿真的一种结果，其中运算放大器的3端（同相输入端）和1端（输出端）的波形完全重合。(a) 电路连接 (b) 仿真结果图7 采用Orcad/Pspice对电压跟随器电路进行仿真3 结 语（1）图1所示电路不是电压跟随器电路，由于该电路中引入了正反馈，运算放大器工作在饱和区，达不到电压跟随的目的。文献1分析的结论是不正确的。电压跟随器应为图3所示
13、电路。（2）应正确认识电路仿真软件的使用功能和仿真结果。在进行电路仿真之前应对所要分析的电路进行理论上的分析，通过电路仿真进行验证或改进设计。（3）对含运算放大器电路进行分析时，如果电路引入的是负反馈，运算放大器工作在线性区，因此可应用“虚短”、“虚断”的概念进行分析。（4）反馈是电路分析与设计中一个基本而重要的概念，在教学中也时常发生对反馈的有无以及反馈极性的误判，导致电路分析失败的情况。对反馈进行正确判断是正确分析电路的前提之一，对引入负反馈的电路一般都能稳定地工作，这是负反馈的重要作用之一；相反引入正反馈电路一般不能工作在线性区，除非同时引入负反馈来抑制正反馈的作用3。参考文献1 岳彩青
14、，常青美，王建民. 一种含理想运算放大器电路的讨论J. 电气电子教学学报. 2007，Vol.29(3)2 李翰荪. 电路分析基础（第三版）M. 北京：高等教育出版社. 19923 童诗白，华成英. 模拟电子技术基础M. 北京：高等教育出版社. 20014 http:/5 贾新章. Orcad/Pspice 9 实用教程M. 西安：西安电子科技大学出版社. 1999负电阻及其串并联作者，班级等信息xxx1：组长，负责。（各组员在本篇论文所起作用的说明）xxx2：负责资料收集。xxx3：。摘要：负电阻不是实际存在的电路器件，但它可以通过其它的电路元件来实现。通过给出负电阻的实现方法，讨论了负电阻
15、和负电阻的串并联连接以及负电阻和正电阻的串并联连接，给出了运算放大器工作于线性区的条件。在存在负电阻的电阻串并联等效变换中，负电阻的处理方法与正电阻一致。上述分析结果可供讲授电路课程的教师参考。关键词：负电阻，串并联，电路分析Negative Resistors and Their Series and Parallel ConnectionAuthors, Class(School of Electrical and Electronic Eng., Shanghai Jiao Tong Univ., Shanghai 200030, China)Abstract: Negative resistors are not physica
