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作者:
西安测试19
时间:
2021-9-27 16:10
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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。
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+ M# ?% {- e% H0 O
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。
6 u0 o, S- \+ D
6 ]8 p m) K0 d) q! T, L" \4 q
) v- ^- s. s4 Y5 ]& k
1、运放在有源滤波中的应用
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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。
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7 [ c I7 _* @% n0 j( 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。
1 D7 d& }! S6 k9 x2 R
/ p1 t# \9 }# {! S$ W
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
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巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
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/ m: \( ]$ o/ n: _) h. D7 y" @' l2 {
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。
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% r0 Z: R) w6 V, U. z# m4 }
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。
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d$ } n: E8 z2 J3 T( Z
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。
8 y6 f. M5 H3 k5 g6 _- y5 f
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。
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" j/ y' A9 k- c1 R6 T+ a+ `
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；
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5 p8 M& N! G4 P2 ^4 j8 x
2 {6 C. L3 D, q" U6 U3 b
) F7 p4 C U- z" m
截止频率为
* I0 Z- v4 k0 ~ {1 X
; \3 X/ F) K9 @1 Z' p7 Y1 k4 F
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
; j6 |0 g; {0 d) v# K
所以计算得出 截止频率为
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( _8 F+ V5 J7 H- o6 W1 J
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
( q. \ S! @0 k" ?% J( L+ r0 d
9 A, Z; k6 w% y7 e0 I/ J% Z
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
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8 K& _: }: E) n$ a f1 i1 g' I
' T2 t- H+ G# s- z
2、运放在电压比较器中的应用
1 D; u) s. b, N x9 J1 `& u3 p
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。
5 k2 b& v" V: H' T" x4 q& g+ P, h
3 N K3 d B. S; R3 }1 ?! l% {8 m
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
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3 \1 D, J# g4 C5 v( d. O2 [
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。
% K% ^& w# p7 u5 u+ Q
- G% W% R u9 |% F8 B8 ^7 S& y
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。
7 O7 G1 c8 Q% e; j, K* K; p
' b/ o* s# f4 W# Y$ r# L
4 Q8 k, v4 a, C
3、恒流源电路的设计
' n; p9 K: a/ w! F0 v
如图所示，恒流原理分析过程如下：
2 f+ Q# ]' T5 e6 i, P. `0 N i
! M9 U- V. J8 K! l
. n- _: j$ c6 i1 u8 Y# F' Q
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
! @5 X. C# ` X0 c" p9 M B
% ]/ x/ m; x& r# C
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；
/ Q3 T+ X% f+ l: f) G" _2 O
有以上等式组合运算得：
( j- s5 }! f) E1 R" \% t; q
' j0 S) j" O5 @, [" ~
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。
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! }/ |: |* E4 G* L
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。
# f4 p/ l8 m! E
* j7 u! R0 P, t. e/ A
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。
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6 x7 K8 b; ]9 ?; [& M y# I
" d, e) ^+ F) a! \
% J6 s9 G. I) x$ k! y& U7 w& G
4、整流电路中的应用
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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。
! x: K( j4 G2 F+ `* F( J( Y
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9 l) [/ H( n! Q, Q
2 h1 D9 m, r7 B/ F4 v
5、热电阻测量电路
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& L2 q+ l% f) L, M) V
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。
! f- E6 o1 O5 V5 K8 W6 C
1 `2 s( \# H. z
# C2 z- [" P( P/ `+ ~5 D) |, {% `
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
# ^5 E5 I" P4 |+ B8 P
8 X- {0 h6 p1 J( P, D% I# J' m8 T1 _
: y# r7 I9 b/ h. ^2 h, N6 P
6、电压跟随器
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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。
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! Y5 \; D8 v1 n# t% X& q
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。
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2 d$ `+ ]/ i+ q; I
- d1 P( r: q+ o! P
7、单电源的应用
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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。
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! {! E+ J) c5 {- b4 L9 `/ b. t
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
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9 F# T7 j' y3 s' S% U( s
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。
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' w) C$ ^, a4 J& a
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
9 b/ P: J9 P" w
3 G6 D6 g- O, o
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。
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! D3 ` ~) Y/ _/ |/ j/ z
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
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附：运放的应用要点
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来源：网络
作者:
西安测试3
时间:
2021-10-15 18:16
嘻嘻
作者:
西安测试3
时间:
2021-10-15 18:35
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