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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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7 F s% D( t# Q. y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。9 R: |6 A% W' B& }" ~6 Y( Z) I
0 g1 |$ y' w! k/ q$ ]
! d, v- \/ ?+ X* m, [# o1、运放在有源滤波中的应用! ~, z0 ]" _- J; o! L; w
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。
5 s, |, r9 W0 _" G% y1 k- r
; [# M3 D+ i4 C* i# {2 H3 b: A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 l3 O$ ^5 P" D# k0 W3 o& ]7 a9 E0 j8 L# |$ D6 W4 m
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为& a9 D3 [( ]0 u% U8 T
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
% a+ U5 S. t L: ~6 n$ `' D; |: }, E( R" m; T2 ]. i
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。
" i' `9 ^% J. a) {
' K6 C9 H% u: P) j/ r$ @+ E R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。
! @$ u. ^# a( c* C% l: ~
" b, |# D5 p5 q1 i) k( W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 j1 @2 e% L5 H5 R/ g
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。
3 t: [ z3 i4 g; m8 j4 a5 e9 j+ G# p) i$ R8 w; G- b. v
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；: W' A% w: N& ~3 |7 f
$ l4 j4 ^ h2 W4 v1 i' ?2 y
; h) j% y; K: u' r2 K( u# `
# `3 |5 U# d$ G8 c) C) w- [
截止频率为' s* L1 [( d9 e1 j
+ u/ _ y! {, |$ d' D: x2 P M0 u注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u* G5 }; C# y6 f( \ e% A
所以计算得出 截止频率为- s' ]$ y- Z- F
' f z% B! F0 y2 ^5 g
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；! e s9 r. d; ^* E i4 u
5 c2 F3 T# { A/ k
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
]. r; S1 v R' K
, t$ l! V# C o* |0 v
$ ~3 c) q. c. `+ s' T3 r/ y5 N# a2、运放在电压比较器中的应用7 B ?; q7 Z* W! t5 b, a9 L3 g
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。+ i: b0 M3 w# E" m
: U7 ^3 }( J7 j# d% ^+ t7 S该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。! I( g/ D. i) l; i
. Z) P5 q& ^: _' L/ {9 P
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。, ~2 u N6 _" {, j. R. ^
; j3 V$ `' z! s4 {* \
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。
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; ]$ N) m. g. T' f9 y
8 G! F8 }% y& z6 q& k& C6 C3、恒流源电路的设计6 D5 W& L ~ p9 E6 k3 F
如图所示，恒流原理分析过程如下：
! q( r' [0 b- V; h; c& S1 t; ~) H/ z# [6 }7 [2 A. [
9 e# b. I( \% N5 v, ~! {* kU5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
$ X9 `7 J P, D. Q2 i% k# V' ]5 k% ?# S9 Q d/ F- M3 {/ l) b
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；3 e& x, M# I6 H, o' z5 z0 W8 r
有以上等式组合运算得：1 y) `& t" u* [3 X7 P: }
! O- p- N6 m! t! E7 C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。& A, t6 X" a H) @2 _' p/ L
. q3 W+ i3 g' B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。
9 ?3 m, y% i. M. |2 q3 D8 m3 ], j6 y& F6 u$ r- 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。
* p3 g6 c! B4 ~6 }( T5 ]6 h: t
1 v( Q3 U. J$ Y/ n. }5 J( Y
1 `0 j, `6 ]) W4 V$ l2 p( A$ A+ r7 c0 R6 \' F# e+ K
4、整流电路中的应用% f8 P5 K) b8 E# t5 @! @+ \7 S
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。3 o! a* B9 Q, b8 A, Z
8 q0 M. M( t0 Q4 G( N+ R
1 f% `4 s$ E& G; A8 C; q1 f7 N/ H
' ^9 g! ~+ d2 L* B1 H0 m5、热电阻测量电路6 o9 F# }+ ]) l2 E
! Q6 J+ E1 F3 D: Z: {' j9 q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。
5 L4 J7 `+ Z7 {& E) B- J" ^# u; S* x6 p
2 A5 O, |) _" L0 b, `( @, r# I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 g7 I' A. {7 p
( G! n! l9 v% }, ~3 [( M- s
`; S) G( O$ I0 ^% M. _9 g6、电压跟随器% Q9 ]) j8 a, A# O8 y% u
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。
& \' W0 U6 X/ B- q# H$ B0 T2 l: Y' `, G- t: d' ^+ j, F2 M. m9 k
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。 }9 P) D, t( y
# L. R. r' L; D9 k: I2 x+ \! p; s- b) R
7、单电源的应用) j( k8 T5 c1 C* V
, C \$ W% U" f# V) _0 G! ?) Y8 r8 C: p- L' G) `, q5 f9 d& p
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。' ?0 i: N/ b+ z1 F1 Z
, x, {0 V9 I* u+ ?% Y5 R
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
- v4 ], u, H4 N, W; ^$ \; u% J+ F) `/ q7 Z
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。9 }6 F6 K; u1 P' c
) v5 y* L! ?1 t
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
1 T1 ]8 U/ w& c! f, Q" x
$ f) P6 k- c4 `; e% q$ y6 n该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。2 K( P( q: ?2 h* x5 T- C
2 `8 G, s% x- s& ?( m+ `9 k
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4 d8 \" F" ^) H N# v* H4 n( y
附：运放的应用要点8 X8 @, z# U/ A1 |. ]
来源：网络 |
“来自电巢APP”
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发表于 2021-9-27 16:10
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