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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。! |9 G, O- L$ }5 v' H1 Z! z
5 x, R# l) K' ^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。" \& U$ ?: r7 x: q# Y
9 [: D6 I0 ?* l; Z6 Z6 M/ d: k( W" o
+ Q+ N) j% E0 K7 J1、运放在有源滤波中的应用9 R0 r. g5 H" W4 n2 _2 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。
/ S2 v; a4 \ k, J& ]: p0 G2 B: N6 J5 R1 t/ I' `$ n
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。
) X ]# ~% G- U$ O6 u0 k
, g8 W$ j* M0 C( \* i3 \滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为* @) _; x+ T/ o6 g e/ R7 i
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
4 V$ o7 l/ P, x; L: B; h6 y" K# a' B- { i! l# E" H
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。
( B: E2 S% Q2 z" F# z" g0 p Z1 C& _
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。
, i5 Z6 p0 D, F: ?! |2 M' k: G4 c4 J+ X/ l4 D H' z
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。: V( _ V) o4 [5 r5 J
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。# R7 S5 H9 L& m* R+ x; s
$ V7 ?8 u" V# ~/ p \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；! D" t: D6 W/ ]
' M, ?/ D4 H- t5 F) a
& q6 B4 Q+ @( q- Z+ ^; w1 `
- r/ f# D# A3 [& [7 T# B截止频率为
% I: ~) P- T; J: A' x7 _! o5 _. R7 k5 I2 o
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
! H2 ]! f) D, N ]4 q所以计算得出 截止频率为
% H( P# C+ F' E8 [& W' z" l7 T3 D# z5 G& ?+ m9 A
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
6 s( i" J4 G8 \* }4 f
# s& K! i$ U! ?4 Z( k贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
! P( a2 x8 A) K6 P% c# }+ H
! r# Q& M( t5 F
& A" l& }: S% c8 Q2、运放在电压比较器中的应用0 F8 `% L% z0 v5 B1 e" 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。
. s0 |: \; R" K# F6 g! T9 D6 F7 P5 j6 f4 j7 x/ P
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。! C+ H M& s9 f
7 x) R4 e; v$ w: M9 Z) h) [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。
/ f ?) R/ E. ~; @! i K* {* c" j
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。
; k/ ^ Z% C$ o$ L; H% O% ^6 }2 V! [5 o$ a3 b9 {, U
- z- J t' X0 e# ]0 i6 y
3、恒流源电路的设计
! u( a9 \; k2 x: F1 J3 p如图所示，恒流原理分析过程如下：7 O" W& n/ ?, b
7 e: u+ C) R$ [, _& u1 Z. b5 Q g
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;: O3 v' N8 q# p, H& i# F0 j
4 D; h0 m( |9 J! 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；" `% ?/ f2 `+ w' @0 B$ b
有以上等式组合运算得：
" E1 w3 W! y! ^) P; Y
' H( [1 y/ |" x+ q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。6 d: p- W- ?4 O7 F8 p1 d/ z
o; x) Z! `& H& ^& R* {
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。) k A& L9 I- d
/ f4 M* V( p* |+ ^0 t, `- L2 o
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。
$ E B# h p3 p% } S' K, E
2 H: E7 ~" d' b7 A( z( m6 W! Y7 O- U- r' _ W
/ L) ?, ^6 K- r+ z x; p
4、整流电路中的应用8 Q# t; i* A3 ?; n" C' r( l
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。
2 H9 g/ ]% i* R& }( `& O2 V' @- c: B P# E. j H& ~) i
8 L' U! L; \: H _5 E. \
( A4 v$ w9 f5 Y$ [6 b0 S5、热电阻测量电路$ p5 i4 e9 _+ w/ t
+ t( U/ n$ S- f! }, r) J" j, N 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。$ M4 {1 G: b9 h: O) n
4 J @0 Z, e5 ]% K1 l
. G4 T5 Y* O/ q! 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 W* Z) ?$ s2 Y9 F* C G
) |" }3 m6 i9 }1 G
: B- t: S! R! S: e/ ~2 Y! m
6、电压跟随器
; ]& V+ W7 `; M4 h7 a3 {0 w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。
5 L! i$ I( t5 M4 ?4 J/ w" [
; C9 i7 N& M9 a% V- [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 [" I! C3 O7 o$ K- Z5 O6 [ X# _& x) G
, ~5 x! p1 H+ m# K7、单电源的应用4 M U- b1 c7 ?7 c
3 V+ N, G5 ~3 U
8 u& i R. P) V3 K7 A$ e# ~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 ?( f$ i i+ x4 n
4 {# }* J/ N3 F' x/ q首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:$ U6 i1 R$ h$ }; A
5 J( a5 q" [( u H* Z* w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。
: ?0 f0 q7 |( _ l- ?" {& `5 G# |( ]4 W( b y$ _
获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图： o3 }) B5 R# J n4 Q7 W X
( U; k6 K& W2 V; l% t
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。
- o+ U1 I' S& }9 a. o2 V! `- D: }& K+ ~" w5 I* u) P. E8 e7 E
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
. q' M1 a- a B/ q8 O$ c/ d% S附：运放的应用要点
' n# {) c+ [9 |: `, H5 ~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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