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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。+ K! M2 n( R; f# q' N) F5 D. H
3 E* N/ ]; j4 Q& b, I& m4 I" }) b7 Q
' W8 K- I. q0 \- U5 H# [1、运放在有源滤波中的应用! S2 {" i; I% ~0 O; ~; U9 S5 Z
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。2 J7 [8 `; V& O; V2 k* \- d- n/ X
' j4 T, V: C5 i5 {4 V4 d4 s
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。
0 B* _# M6 p& _5 ?$ l/ J2 D2 x- \# u8 H0 X. p
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为+ ]5 i+ m# `- r) R8 L {; f
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；2 N" H- t D( e& {
7 P' q9 l% j9 l+ o) z$ Z
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。3 Y5 l% w( `( y" U, Q8 B
& R- ^, h5 U8 F6 F! S$ @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。
( f7 L: |4 @6 Y4 Y, R* h
- B! s' t; f3 H+ t1 [$ d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。
9 Z% A! l. R5 u+ I( C1 t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。0 O9 C2 h6 h$ n& m' \
5 M1 F9 r4 Y: }) \9 E" j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；$ B/ z) l1 N+ D
) j' _$ d: C5 _/ T2 A$ K6 G, v
' o2 o# R! A+ r8 G2 V( E
; Z- f* W2 ?; V4 h2 s, o- Q5 g9 }
截止频率为# g& m/ M! p5 }0 M1 I; J3 H
7 d" `5 i b" N注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
" I9 b/ [: F; J7 N7 ^) o所以计算得出 截止频率为, V; M( ~# c+ ]% t8 z! ^. ~' r
! X/ J% R& W, m
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波； B( `/ Z7 S( r1 y! U
* }7 i4 r' L9 O' O; ]- u9 W; D贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
6 G/ X" O1 {) C3 d: J: T h& i) |: g' D0 N; w
1 g. [: d; a" Y5 ?. N& U# ?
2、运放在电压比较器中的应用. ?) `- N# Q% ?& k$ F; r7 l
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。7 a: v5 K9 J$ y
5 |& ~! l) K: G* ?0 t! u该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。! W" [ s. y/ g' o' S; q: F$ F' O
& t. r, E1 @' ^) v O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。3 Z, T' R& {$ r6 }, u- E0 b& L
; H# ^9 ^# a! x# J4 y5 H" {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。
$ Z% C- t0 s& P9 I; e {1 h- x+ V0 ^# d& R8 N
6 v$ i0 p, E+ R u* K
3、恒流源电路的设计9 X; Q# a3 v& D9 s ^& ^
如图所示，恒流原理分析过程如下：+ y& Y, y* A6 N& Q% r2 {6 ~+ |
$ B# v% I9 ~ W) m- j- }# t7 ?( G# h( _; Y& }( }7 N
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
6 G9 E5 b/ u6 ~7 y. w: n9 s" \9 U/ U4 z6 r: H4 n: i
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；" w4 F& E! h# s3 Q8 ^7 K: c+ E! ]
有以上等式组合运算得：1 D5 e; B# p! ^7 z% X
7 R* n4 H5 Y4 l6 V! O3 O( E
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。
% @! [4 u* f/ W* t; D; G1 F3 a( Q$ V. s3 W. D5 r2 Z: x: c
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。( |& S4 T1 R0 {! o2 e
& L5 Y6 m7 q4 `+ {
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。' J' i8 G6 c5 k( m2 [7 _
' `1 Q- m8 o! l# x N2 v. T ~, O3 g) ]8 i
/ J. t* y& c& W- S; _9 U/ p' Q4、整流电路中的应用
# @ b2 B9 {9 |! W1 ]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。
6 U1 V6 P7 z. X' @5 @3 Y2 ]! Z! O; c c, C: W& v
4 c7 G% x5 l+ k0 g
% u( h2 }+ Y7 J }( t% }, `5、热电阻测量电路& N' D- A% ~) u$ h
0 g: q# r, B+ k. G+ t3 J8 m2 Z
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。
! O1 K, T5 m! K* ] G& x8 o. r7 `# Q' u' R
* h/ W4 z5 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# V/ `1 j. W/ b( S/ q
3 b7 @; {6 E. u, Y1 c/ a
" x8 G+ i2 B" ?4 X
6、电压跟随器# M `% ^3 [: J8 v
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。) R/ J! V3 k. D
9 ^% U7 J+ u$ V, S1 z
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。3 ?+ \& m; {) r4 v. Q4 h4 ]
' ?. z& C# d6 c# a" T
) P8 N) J) [6 a7、单电源的应用
& }2 x) m% c1 @ [1 X) v! p; Y3 w
; x- c+ W: B* w- f g: w5 j
- d0 `3 F( |* q5 |( J8 _7 l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。( z0 u- v2 s( s6 `: _
( [3 G1 |# i2 P2 H6 I+ e7 y首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
) S# c0 k1 b+ V/ D+ o: R% |/ D0 C
+ j7 [/ z1 E- R( }) ^' q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。+ u7 {/ P2 u% P% A$ s
; A+ D i* H1 u+ J5 C7 W) O/ `! p+ u
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：
3 k5 g- N1 J+ q) O) j) Z2 s2 l6 {# Q6 E3 t
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。. T! r6 j; n2 Z' u0 H
9 J$ h; n. g8 V e# C1 U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- N% f" B. m3 _: G& R2 z+ G- e* R5 a
附：运放的应用要点
& e0 t+ z5 \/ n1 [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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