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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。
8 q3 ]" u. Z" V; R0 f, g
9 X7 G s: [4 d6 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。3 V9 r0 m/ z) Q! L- f' h- A' |, W2 X- ?
, C4 K9 v& r0 V1 A
8 }: p2 w" ]8 ?7 Q5 S5 t1、运放在有源滤波中的应用
]6 s* A% r3 u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。# |& C: @# `. ^5 l/ a# {" b
9 b5 P' X6 h0 _9 Q/ m# s6 H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。
) n7 s/ a$ s# N$ D1 [" u. Z1 i7 l/ H
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
0 Z* D8 b% N5 x1 j [! K& P巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；* ^* R9 A3 @9 f0 h7 D! n
X {6 B, h1 i3 k* ]5 r
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。
/ v; k, ~8 x7 m1 W+ t8 |& u/ E+ I3 R/ w: Z9 A* @+ T4 Y
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。8 V- q% S8 x6 `% @. b+ `$ ]& G1 }
$ Z/ \$ t% @. b; _
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。
: O$ [' a6 w( M( u* o% Z% V, u: e2 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。4 M$ s$ K+ [: C# ~- `7 w
) G* y! W. H$ B+ Y( m
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；
9 f+ s/ z4 K+ {
: n6 B/ {3 T3 J3 A3 a d( @9 M4 k' {8 A2 G2 }8 R1 f
3 y, N: H1 f) p/ @7 s7 O- x& a/ X
截止频率为
& ^2 u; P# Q9 W2 J9 h! S7 [; K4 h, ^! Y4 g% h# z
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u d2 t0 q6 `) \+ V, G: t
所以计算得出 截止频率为
0 L0 F, h. o: g2 s& C, V D- v! ]8 L4 K+ B5 U7 h8 P* W
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
- S! L( A% _9 \" d8 v
( B! z5 L9 ]* H4 x, J贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。8 L' J* r( C1 Y6 g+ `
$ G6 S- d4 d1 C9 ~7 E0 r9 T6 x4 N
2、运放在电压比较器中的应用- ?# f& |% \2 }
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。" Q; m! W. W x# x3 Y1 k- p
5 V2 |& D" M9 n6 |% c' \
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
8 a0 l) V$ n2 D4 q, s6 X6 ?( m' p' r0 T/ y! z/ e
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。
* G7 S4 v! B& V& O( g# F7 d8 l+ ?! W; o* ?5 Z, h1 Z+ o7 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。
2 k+ I3 n2 ~! O) ?* z
. L9 G" J) E; h' I" I- z) M: v% q7 H& x! k0 c) |+ R3 l9 A
3、恒流源电路的设计/ \0 O% F( o2 J$ j2 \
如图所示，恒流原理分析过程如下：8 N9 s" ^8 ]. m! m: |" |+ f
. D$ B7 P1 M4 e: B! M* [; b5 ~
0 \. |+ {7 ?3 C) r; o, _& [& `5 @% bU5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;7 ]6 F% ]# W9 q! J/ Z) J
8 l% f- B; A1 v' S; r/ O
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；8 H" j q( |1 Y
有以上等式组合运算得：( R; y: }8 w+ Z. z" |7 Q
7 h& T" t7 O+ ~& T/ B. L K
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。' ~5 d& I& d/ u1 s6 t
- v! V* E% w8 P& y; W0 H/ o* V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。! \0 K8 }0 {1 I4 X' ^1 }1 B- D
! [7 `- t; w9 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。3 o4 G5 @% I6 [* ~) A( _
# c, ]2 x/ o' \6 ?) L
0 m+ |" t/ y* U C. A( m/ w& B; r$ p& D
, p7 X$ K3 ?. S- Y8 X( v) z
4、整流电路中的应用4 K6 L) y+ k. Z4 b5 [& |7 y
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。
( J" ^2 n1 o7 q. U! h F9 F
. w+ z( \- p3 b3 H* q% B( b# F( A+ h1 C: `- P2 i: N0 L
0 `+ d- l3 V8 P9 I) A5、热电阻测量电路
# |# p5 n" k( ^- e8 k* g) l$ h5 f* n8 S
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。
~4 v% {6 T; [0 y. E
* Y% }! P! I! s- Q( H& q2 a+ a" A* u% g8 C4 t
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
- U$ r8 {2 a4 @7 q% L$ g- S4 k6 \* x# ^
; F& s9 g n* D V$ `+ _6、电压跟随器
+ T, K& u$ Z* P0 }4 r; D5 W" T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。# K3 l* `( q) \, @6 I3 B
; I* T2 X; q4 k0 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。6 ^" J7 d1 k+ j& H
) V$ }, u- b9 [
0 A. d% W. p* B, A5 |4 a# w9 b; O
7、单电源的应用
) X0 i) `+ j# r4 R; R+ d' E, s! @ l. j; Q' Z/ E0 m( i7 N
7 E* u7 K, g3 T; R
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。
" ?2 y) W, h# R* s0 k
7 W% l! [. \# e* g" z& C首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:( a1 U* I; g# `! V p1 `8 a
$ v% x7 d8 K9 g: k
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。! |$ p6 \! b \. c3 R
$ [) k$ t" w2 o& y# n获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：* o* ~% Q7 n) E6 R
+ ?' O8 ?. H* ~该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。+ S' b' T; P: V& G/ j! a, P) a+ H! V
5 h. w6 j% r+ J- J; C
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& A. e& U& j' ]" b
附：运放的应用要点
. s" _/ |" }9 b, \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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