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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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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。, a! U, V" V o( @- W
( e% \ M6 [5 D4 }3 w- D
4 o* e5 _, K. X. V @# U s9 Z1 q1、运放在有源滤波中的应用) s; t$ n$ F% u! r
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。3 A4 e; {- Q5 n" E$ n s O( s- N
9 k! n2 {4 k, j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。
: k; F+ g! d% g! r% z. I, b
* w' q% r* @" o- f& y滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
! K/ f$ l( w4 _巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
: j: H4 U( i/ S7 ^: O8 B- A
4 m3 d9 }6 l" o2 x0 b5 M. ~) O. s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。. K: h$ R* [+ @5 j9 [3 e
! n$ s$ p+ }% |9 K& 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。# a4 M6 X9 ]! U+ E) }
9 \4 ~3 ?( L' o+ C) A7 y' [7 v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。4 E! u) y# ?& w) b# V2 i
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 A" _( C- `6 ~
* A" P" T7 b; e6 z$ S
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；
1 E" p' m& y8 D- L J& z5 Y& P$ C6 z0 X' D& H0 K( a
% R+ T G. j, b1 E; E
) ^1 `' p! | h' B3 e* G截止频率为% P5 D5 \+ j4 {* Z% v
( F2 W2 L% T( o, \" r
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u# f4 ?* |! w* I# U/ i
所以计算得出 截止频率为& x6 ~ D* F0 h
A I! g! ^6 I- K4 k W
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
, |. G6 Q, `4 d" D. C- e% h2 f0 R u! x! ~0 t
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
7 L. ?8 ^1 D0 y; z$ \( \9 s! @1 m3 o6 n: w$ V' {' z1 ]# X
' g0 c9 `& l) V$ P2 G- G9 _# a
2、运放在电压比较器中的应用+ ^( |# t2 k0 `' ]% o
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。! V6 O6 s( U& ?* m# g
4 z; ]4 M) K" k2 z0 |该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。/ z$ d. j6 C+ b8 N9 P2 S6 [, s
6 f) A0 `1 U# {' N" l* U$ A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。1 N( l, z" z; E/ S/ ~8 z& ~2 h0 \
: l, L5 R5 W/ p7 y5 C
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。* s* o5 F$ |) \/ [0 Q. D/ V) A
( [; D$ G) @/ m: j6 j4 y, u) m$ N
6 n0 @& R2 q9 Y0 f3、恒流源电路的设计
7 P b$ |% y5 C% U1 J如图所示，恒流原理分析过程如下：
' m) G" H5 o% k& u) O
- B6 T5 G k* F& @6 `' A* T b9 D4 Q" i, `' r* n$ D' v
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;% ~' v! [1 T8 G' `
8 n/ M3 v4 _! C# ?+ A
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；
4 m7 g, H# r* U9 e% L o有以上等式组合运算得：
6 k) b, [! i1 H5 F8 u$ p7 X
: b4 s+ w/ T/ x$ Z! {8 }$ Y; |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。2 y& W! Q9 d5 H# o. d, r) ~
{! Y/ `; [7 ?" T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。
/ v. q% v' v# I5 N0 `
9 u$ d+ |; _) ~7 h; R; K! B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。, `) _, s8 q' N! S4 x
& Q9 }' O- l# }2 Z8 _" |9 d) T$ M3 s M. T% ^' N9 h% D, x6 c
{2 U( y5 l) C
4、整流电路中的应用- Q% X7 A, E5 ^; @3 R# I
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。
$ K k0 W- K* y) r
5 o4 D# |6 A' P9 f
7 e) p% T- t" a! _% |( l) Z
( p. W' F; N# q" U" g5、热电阻测量电路
) D. A( K! R# ~6 X, a9 n% t0 I/ C7 a
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。
) V4 e$ i* P+ K+ n. @5 ?
$ S7 b6 \. z) C8 r, q/ u1 e# |! V: ~7 Z/ w
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- y4 J" f: G+ p$ W" V4 m. U9 |
+ R1 b( j6 i! ~! i4 ~
. S" V( Y% ~ s2 ?( W: @8 u6、电压跟随器
# ^ q3 g$ q$ p; R) Y% r) 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。
0 R7 U/ c% w5 y6 f4 G G; W/ a6 l2 `; n% w w+ I
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 z7 a9 y& h% r& [8 t. W3 [4 I x: v8 N4 t) y3 X
7 D$ t ^( r3 E) F7、单电源的应用' [- u7 K O R; |, S" G& y
( r$ z! e0 D' S- k6 A& ]6 |. U
4 X/ V+ x/ ?( b- b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。4 m/ P- y: _2 s" d4 f# _
( I9 ^2 Z! Z: I+ c: f) R
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
/ |" b$ `; `# y: c X
. @8 ?) `/ u9 m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。: L. {, C& E! f6 _" i3 y. T$ w x
q+ H' P6 X/ `获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：( P' K, i2 Z/ P( K, F0 ]
& `+ _6 f, @4 F7 \1 t6 {' q8 ?该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。! S0 r# h1 C* f1 |2 l4 Q ^
* `9 Q- J5 g' {% h% X. I7 u( C, s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 T6 ?' h0 r, } o/ L6 v: n7 k# ?附：运放的应用要点/ S* H2 W+ W3 b) x: A6 ?
来源：网络 |
“来自电巢APP”
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发表于 2021-8-12 17:55
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