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标题: test [打印本页]
作者: 西安测试19    时间: 2021-9-27 16:10
标题: test
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。
% w8 P. q* L/ }: w; S
1 I( Y6 b( i" P4 n' H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。; `5 e4 G; A8 T! K- G

+ q0 n8 q" j% p" A( n. Z! W2 D9 M1 ?* f& n) v( m! \
1、运放在有源滤波中的应用
: A3 M3 j7 N0 b5 p0 |# r* X  Y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。( p, E9 f4 L; G2 T7 j

' E% o. M, S' L/ [5 Z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。
7 i/ _7 g* \& l; [! f' M* ]- m; H- ^- |+ C$ `( _8 K2 C
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
" _2 e+ P2 L  ^" p巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
/ i4 i) G5 v* O4 x
0 D# G9 M0 C+ X9 _  \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。
6 _8 [4 _+ @3 U+ `2 L6 f
/ Q7 z" H$ U& J. ^, U& \$ ^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。5 w; p9 O% u5 j8 j/ i7 ?

0 b6 X  Q7 \, j  A' J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。
0 r+ |$ G, A& t6 w9 D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。) d5 d+ K  k( M: y  l' }; G7 F5 [( x
* K# |- v3 {9 d
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；# N, }7 a0 J. ~( D1 I2 |

- ?! h* k2 \3 W, P5 R
. V1 p! a. E3 t0 c% R* N
: J, U' y4 @! U" C, w% K" X8 O2 [0 M截止频率为
. J; K: P5 ^! A' c: \1 g& J! b# Y3 M" r7 A: _' a: x
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u  ?9 Y9 |% f7 S8 m8 p  t  B. _6 ^. f
所以计算得出 截止频率为; V) D7 z3 [7 q/ d* Y. Z. y

: c4 |- d; Q% N( x# X( k切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；5 c: G: l* G! ?+ n9 @0 b% X0 b

& f% h5 R* p; m$ j& A: K贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
# U7 ^) X' R  p3 I& Y- E
- g# I! Y% v0 ?$ r* P2 P
4 _3 e! N4 y0 F2 d/ e1 C/ r2、运放在电压比较器中的应用
6 U$ P& t& B: r0 G0 y1 B* _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。$ [( ?. K$ Y" Z. `/ O

" s, Y+ Y9 ?3 J) I* g# d该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。& y' i+ l9 L0 B9 L+ F: `: _
6 K# i* U) l5 O1 m
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。/ I1 a0 W( M6 w$ p" r

1 L8 J& d: N5 z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。
$ m1 f+ t: h4 f% u" u
- `( A) N! s; [( W& t
& l& k) ]8 b! k& q, X0 `3、恒流源电路的设计
# ~+ N* C) e; T. b$ w; N( \0 C如图所示，恒流原理分析过程如下：
& i+ D1 z9 B' A( R; A3 ?7 u4 l. F( n4 I- p: B

. G! M" m" F2 i: p7 K  QU5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;3 Y8 i7 ]' A7 f: D/ k. ~
' u/ C" ~. S9 l1 |# P5 {
由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；( g; u, I3 q" r# T$ Y
有以上等式组合运算得：
2 ]1 ~" S. |& t. L$ \' R4 g7 l
6 V! f1 i% T/ O) T0 w1 h) d当参考电压Vref固定为1.8V时，电阻R30为3.6,电流恒定输出0.5mA。' E; q8 u0 Z8 l; E3 N+ Y1 S
$ \5 X9 p. @6 W. V0 x  D) u3 K
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。5 q/ t* a" z+ K# P+ T2 I4 `) f
& t/ L; i. g7 i) |. w
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。) t# j: L: m7 m- G4 i

2 t0 q, A3 q% ]; i8 u3 K8 h+ l
! v! X7 ]% m1 K2 l6 _
( _% j* {% p1 W* w  s8 E/ N6 M4、整流电路中的应用
# \6 _7 r2 i& j2 }* |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。7 W5 N( n' M0 n& v1 T- R! M
- ?' h1 C) @! J; F" s3 g

; B3 h0 q" f; U1 l5 z- W
* v& H! U  _3 s$ Y8 Y2 y5、热电阻测量电路$ N, B2 J- ~* j! V  A6 u
$ J" M: t% X0 l& H: j1 p1 S+ b/ E7 p
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。& r4 U/ f! g0 n! N0 b1 k7 [; L

" r! f+ J! o+ B+ |: P* D3 Z: o! h$ ~7 U- I5 U
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
0 \  C1 t# n/ b) U
$ W6 A- r6 v! W& A3 I2 F4 C" P- j# z0 h6 e% L# g$ r
6、电压跟随器6 c3 Y5 h$ k% w3 B. a
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。/ m7 p% v! ^! e( G3 T( f' s

% b9 }" f1 ]% s( i. t% z* P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。
5 P; }* w& [4 o& g$ s8 O
- C+ y( c  g, F9 M& o# a! g; K
7、单电源的应用
, S6 o* _1 w5 r  Z5 L% u& l$ S) I1 [7 _6 u
" Z/ e7 _" e' Z& u
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。
; z, f- r: h9 g, a0 M2 O
5 {* [( Z! [! I+ j' ~首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
, M. j/ G0 g$ Q4 K
1 v/ k: I8 K" |( h6 S6 w& T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。
& v! v, v! F: g$ N* x; x4 `$ u6 K6 ~, b* Q1 j- z+ V! u
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
/ M# P6 D) Z! @# e7 N/ R/ b- F7 C5 F3 o) U5 F0 H* y
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。
9 G: r8 i% r" h) v* F$ e7 h' O3 M: \- {
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
9 C! l$ G. M  ]: w# g( s附：运放的应用要点4 T. u* N4 F9 x1 }( V# c# ~7 ^- g6 F
来源：网络
作者: 西安测试3    时间: 2021-10-15 18:16
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作者: 西安测试3    时间: 2021-10-15 18:35
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