一文学会运放实战设计

一文学会运放实战设计

一、同相放大电路

虚短：运放理想放大倍数10万倍，一般输出都是3V或5V较多，运放放大的是输入信号的压差，放大10万倍的话，只能说明输入信号的压差非常非常接近，近似相等，我们称之为虚短(有了十万倍的放大倍数的关系，才有了U+约等于U-，起名虚短)

虚断：因为运放的输入内阻无穷大，外接电阻上的电流非常小近似为0，所以运放输入端可以看做断开，称为虚断

虚短：U1=U2，

虚断：(U2-0)/R2=(Uout-U2)/Rf

U2*Rf=(Uout-U2)*R2

U2*Rf=Uout*R2-U2*R2

Uout=(U2*Rf+U2*R2)/Rf

=U2*(Rf+R2)/Rf

=U2*(1+R2/RF)

=U1*(1+R2/RF)

总结：反馈电阻Rf阻值不要大于300K,否则反馈支路上电流小，容易受到干扰，运放电路电阻阻值要求1%精度

总结：

1、同向放大电流也是利用运放的虚短、虚断特性与欧姆定律以及同一支路上电流处处相等的特性来列公式进行换算最终得出结论

2、优点：对输入信号源要求极低，可以是大内阻信号源，信号输入回路电流小

3、缺点：信号源输出电流能力差，抗干扰能力差，容易被干扰

4、很多人在为了追求放大倍数的时候，加大Rf的同时减小Ra，减小Ra的时候是不是需要Ui的带载能力要强，就是输入信号的电流要大，同时对输入信号也有一定的要求，不是所有的信号都合适，所以最终导致输出波形失真

二、反向放大电路

1、反相放大电路：输入为正，输出为负，输入为负，输出为正

2、上图讨论正负电源供电对的情况，不然单电源供电，输出负就截止了

3、根据虚断得知，U2=0，由虚短得知：U1=U2=0

反向放大电路实际应用：(抬高阈值电路)

计算方法：

总结：

1、从结果看，是在电压差上加了一个2.5V的直流电压，抬高了2.5V，剩下的放大倍数，通过电阻匹配就可以得到想要的放大倍数

2、优点：信号源输出电流能力强，抗干扰能力强

3、缺点：对输入信号源要求高，需要信号源提供大电流

三、运放跟随电路

分析总结：

1、运放跟随电路：假设开始瞬间输出为0，则经过负反馈线调整U2和Ui的差值，然后输出增大，缩小输入端的差值，最终经过多次调整输出近似Uout=Ui，趋于稳定

2、因为运放理想放大倍数十万倍，加上负反馈，想要趋于稳定，需要输入端近似相等

3、运放跟随电路：经过多个周期后达到平衡状态，Rf电阻：破坏振荡一般取100R，10K一下也是可以的

4、设计及电路时，要避免引脚直接相连，容易产生振荡

5、运放跟随电路特性：输出Uo=Ui,带载能力增强

四、T型放大电路

假设运放正负电源供电，如上图反向放大电路结论所示，想要增大运放的放大倍数，就应该增大Rf电阻，减小Ra电阻的阻值，但是如果把Ra取到极限值，太小功耗大，太大抗干扰能力差，Rf也取到极值300K，如果此时放大倍数还是无法满足要求，又不想继续考虑怎样在一级放大的基础上继续放大，既要满足电路的抗干扰能力，又能增大放大倍数，那么只能增加Rf电阻的阻值并同时加大Rf回路的电流，才能同时满足，那么此时把RF一分为2，变成RF1和RF2,RF1和RF2中间的分压还为Uo,并且保证RF1上的电流和原来反向放大电路的电流相等，Uo等于原来的Uout，假设Ui为正，输出Uo2为负，那么Uo的电压值大于Uo2，此时整个反馈回路上的电流总的来说是增大的I4=I2+I3,I2和原反向放大，电路的反馈电流保持一致，抗干扰能力一致，Ra和Rf1也和原电路保持一致，此时Uo也和原电路保持一致，则增加的Rf2即为反馈回路中增加的阻抗，并且增加了回路电流保持抗干扰能力，因此T型电路应运而出，计算推导比较繁琐，我就以截图方式发出来吧，后续还会在此基础上继续更新运放电路的实战 *** 作，如果文中有误还请大家多多指出共同进步

总结：

1、放大倍数最终和框选住的两个乘积有关，RF1最大取值300K，Ra最小取值10K，阻值过低会钳位信号源内阻，或者与信号源内阻分压影响信号质量,信号源带载能力很差，如果Ra取值过小，会增加信号源带载能力，影响信号质量

五、运放加法电路

1、运放加法电路计算思路：假设计算Vin1，其他两路假设输入信号为0，默认接地

2、运放加法电路计算思路：假设计算Vin2，其他两路假设输入信号为0，默认接地

3、运放加法电路计算思路：假设计算Vin3，其他两路假设输入信号为0，默认接地

运放加法电路公式推导(无阻抗匹配)

六、运放检流电路

分析：

上图中U1=U2=0V，假设Ui为正输出Uo则为负，上图中有两条回路，红色回路UI为正，Uo为负，黑色回路中，D2左侧为负，右侧通过RD和RA上拉到Ui，为正所以D2不通，故可以把D2去掉，因此黑色支路不通，且DR与RA/RB不在一个量级上，内阻法分析，小内阻钳位大内阻，故RD影响不到UI2，所以UI2=1/2Ui，我们把Uo2看做最终输出。

DR不通则两端都是1/2Ui，内阻法分析，不通相当于无穷大电阻，100K在无穷大面前显得很小很小，所以Uo2=Ui2=1/2Ui

已知U1=U2=0V,Ui为负时，Uo为正则Uo2也为正，会有两条回路，黑色回路存在，红色回路也存在，因为U1=0V，U0为正，所以D1截止，又因为运放内部对地电阻无穷大，所以U1支路上电流近似为0，可以看做为0，那Rb支路和D1可以去掉,因为运放正负输入端都需要输入信号，所以Rb保留，但是此支路无电流

此时回路只有一条黑色回路，因为U1=0V,且RB支路电流为0，所以Rb两端电压相等，即Ui2=0V,此时流过Rd和Ra的电流相等，列方程式

电路用途：用检流电阻检测电机电流采样，过流电路，反转也可以检测到过流，比如：做PFC(功率因数校正)的时候会用到，在有的电路中，我们要把负的当作正的看待，这样反转是不是好处理的

总结：

1、负反馈电阻上并联的电容是做相位补偿使用，一般是pF级别的，最多几nF，几十nF就大了

审核编辑：汤梓红