运放应用电路分析

运放应用电路分析,第1张

运放的基本分析方法:虚断,虚短。对于不熟悉的运放应用电路,就使用该基本分析方法。运放是用途广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器 、有源滤波器振荡器及电压比较器

1运放在有源滤波中的应用

运放应用电路分析,31b55fae-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第2张

上图是典型的有源滤波电路(赛伦-凯电路,是巴特沃兹电路的一种)。有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减,而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。

该电路的设计要点是:在满足合适的截止频率的条件下,尽可能将R233和R230的阻值选一致,C50和C201的容量大小选取一致(两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路),这样就可以在满足滤波性能的情况下,将器件的种类归一化。

其中电阻R280是防止输入悬空会导致运放输出异常。

滤波最常用二阶有源低通滤波电路为巴特沃兹低通滤波,单调下降,曲线平坦最平滑;

●巴特沃兹低通滤波中用的最多的是赛伦凯乐电路,即仿真的该电路。一个滤波器,要知道其截至频率是多少,或者能写出传递函数和频率响应也可以。如果该滤波器还有放大功能,要知道该滤波器的增益是多少。

运放应用电路分析,31eaf164-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第3张

当两级RC电路的电阻、电容值相等时,叫赛伦凯电路,在二阶有源电路中引入一个负反馈,目的是使输出电压在高频率段迅速下降。

二阶有源低通滤波电路的通带放大倍数为 1+Rf /R1 ,与一阶低通滤波电路相同;

运放应用电路分析,320fbe9a-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第4张

运放应用电路分析,3220d55e-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第5张

截止频率为:

运放应用电路分析,3245c9c2-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第6张

注明,m的单位为 欧姆, N 的单位为 u。

运放应用电路分析,32574b48-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第7张

所以计算得出 截止频率为:

运放应用电路分析,326d9330-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第8张

●切比雪夫,迅速衰减,但通带中有纹波;

●贝塞尔(椭圆),相移与频率成正比,群延时基本是恒定。

2运放在电压比较器中的应用

运放应用电路分析,327da810-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第9张

上图是典型信号转换电路,将输入的交流信号,通过比较器LM393,将其转化为同频率的方波信号(存在反相让软件处理一下就可以),该电路在交流信号测频中广泛使用。

该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。

将输出进行(1+R292/R273)倍的放大,放大倍数越高,方波的上升边缘越陡峭。该电路中还有一个关键器件的阻值要注意,那就是R275,R275决定了方波的上升速度。

3恒流源电路的设计

运放应用电路分析,329bb36e-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第10张

如图所示,恒流原理分析过程如下:

U5B(上图中下边的运放)为电压跟随器,故V1=V4;

运算放大器的虚短原理,对于运放U4A(上图中上边的运放)有:V3=V5;

运放应用电路分析,32ae68e2-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第11张

有以上等式组合运算得:

运放应用电路分析,32c6f02e-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第12张

当参考电压Vr ef固定为1.8V时,电阻R30为3.6,电流 恒定输出0.5mA。

该恒流源电路可以设计出其他电流的恒流源,其基本思路就是:所有的电阻都需要采用高精度电阻,且阻值一致,用输入的参考电压(用专门的参考电压芯片)比上阻值,就是获得的输出电流。

但在实际使用中,为了保护恒流源电路,一般会在输出端串一只二极管和一只电阻,这样做的好处第一是防止外界的干扰会进入恒流源电路,导致恒流源电路的损坏,二是可以防止外界负载短路 时,不至于对恒流源电路造成损坏。

运放应用电路分析,32d9580e-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第13张

4整流电路中的应用

运放应用电路分析,32f4c7f6-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第14张

上述电路是一个整流电路,将输入的一定频率的脉冲整流成固定的电平电压,再用此电压控制4-20mA电流的输出电流。该电路功能类似一些DAC 功能的接口 。

5热电阻测量电路

运放应用电路分析,331208d4-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第15张

上图的电路是典型的热电阻/电偶的测量电路,其测量思路为:将1-10mA的恒流源加于负载,将会在负载上产生一定的电压,将该电压进行有源滤波处理,处理后在进行信号的调整(信号放大或衰减),最后将信号送入ADC 接口。

该电路应用时,要注意在输入端施加保护,可以并TVS ,但要注意节电容对测量精度的影响,当然,如果在一些低成本场合,上述电路图可简化为下电路:

运放应用电路分析,3322343e-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第16张

6电压跟随器

在运放的使用中,电压跟随器是一种常见的应用,该电路的好处是:一是减小负载对信号源的影响;二是提高信号带负载的能力。

运放应用电路分析,33388126-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第17张

上图是运用运放实现了电阻分压的功能,首先用电阻获得需要输出的电压,然后用运放对该电压进行跟随,提高其输出能力。

7单电源的应用

在运放的实际使用,我们一般为了保持运放的频率特性,一般都采用双电源供电,但有的时候在实际使用,我们只有单电源的情况,也能实现运放的正常工作。

首先我们运用运放跟随电路,实现一个VCC/2的分压:

运放应用电路分析,3354c480-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第18张

当然,如果在要求不是很高的场合,我们可以直接电阻分压,获得+VCC/2,但由于电阻分压的特性所在,其动态的响应速度会非常慢,请谨慎使用。

获得+VCC/2后,我们可以用单电源实现信号放大功能,如下图:

运放应用电路分析,3364a0a8-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第19张

该电路中 R66=R67//R68, 信号的输出增益G=-R67/R68 。

具体应用如下图,运放为单+5V_AD供电,AD芯片的电压是3.3V(基准电压芯片REF3033得到),该3.3V再电阻分压和经过运放跟随后得到1.65V,给到运放的同相输入端。

运放应用电路分析,337167de-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第20张

附:运放的应用要点

运放应用电路分析,338c6d68-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第21张

运放应用电路分析,339e75bc-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第22张

运放应用电路分析,33b618c0-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.png,第23张

运放应用电路分析,33d92e14-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第24张

运放应用电路分析,3402b608-379e-11ed-ba43-dac502259ad0.jpg,第25张

  审核编辑:汤梓红

欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: http://outofmemory.cn/dianzi/2997557.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2022-09-26
下一篇 2022-09-26

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存