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西安测试19

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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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。
2 e; Y1 D. a* ?" {# J

% \$ X: Z$ B2 |2 D  c1、运放在有源滤波中的应用
: l2 u# M$ i5 y1 N% R* X# O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。
& T* b7 @4 H0 n  l/ e. Y
& U' K" n! a( s4 }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。
; v1 V6 E+ J/ ]8 c+ u
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
' m2 Z3 `" J/ w* Z7 q巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；

1 w' n8 o: d8 w9 T0 k5 L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。
" v( o/ e6 K6 Z1 F5 ?5 ^$ r2 x
! {" N  _3 L% \4 w! j8 \6 l1 x& H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。
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；
+ x% w. {! D) k  Z


2 T+ r, u& Z! _截止频率为

$ a, X) _6 ?. E% w) r1 Y注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
所以计算得出 截止频率为
7 v% \( o8 @4 Q! ?/ i. S- v. \9 M
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；

9 O& Z' F$ ~0 L, z贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
3 h! N0 R+ Q3 ^4 h( U6 H4 J

, F; R% b3 M" M$ c- p4 D2、运放在电压比较器中的应用
2 o) \/ t3 l8 n1 k; V6 m7 F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 |+ R$ G) I/ y' M1 ?$ ~
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。
, I3 W3 a/ I- F+ d
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。
4 q, e5 s7 Q2 P$ ^4 e

3、恒流源电路的设计
+ g6 C6 K3 w# p如图所示，恒流原理分析过程如下：

; Q; {0 K# e( F) T- r8 J8 @
- f: |- q+ ^2 J3 n' q' A. y3 q' p. MU5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;

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；
" J' J8 f$ h3 V! P4 ?0 y, v. ]有以上等式组合运算得：
: r4 G; o8 \5 _& X& N8 q& N) M
/ V4 O$ v! z4 I8 {% _5 F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。

+ e2 d% v5 T, g9 j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。
% ?) o* i! ~9 o5 I
* b& x! ~- I, Z7 {6 x- S* T* N. [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。

$ a9 t/ U- |. u: v) I/ J5 y9 [
6 U7 u) T: u6 W9 D
2 g$ f! ~; g3 C% h6 m4、整流电路中的应用
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。

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" i, U6 @; u$ ]8 j
5、热电阻测量电路

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。

7 s# M+ t5 _# P* K  M/ b8 P
" Z# H0 k4 P' u6 g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

* H0 @5 C5 A' [6 u, }/ K3 g
6、电压跟随器
( D0 \: B( D& u& Z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。

9 E8 e/ X7 b  s( L; M, c& l6 G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。
* N1 e$ Y" H1 D9 ~' v' h1 @) [

' f  F- K8 ]" y8 {5 f3 n# X3 [7、单电源的应用
4 `) i  K$ R# W* M  y0 {; }

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。

' L" X* A. }- I' o6 ?, C首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
% W6 o1 e& ^( p% B
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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$ Y* u+ N, o  b, B& U/ q获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：

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
附：运放的应用要点
来源：网络

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