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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。
3 R( G7 I6 k; B, @3 S# _
0 @3 d9 m7 U9 p2 s0 F- D; z
: d1 ~: W( R' z$ {. J1 r [! v3 ?: M1、运放在有源滤波中的应用. F6 n9 |3 r$ Z( Y* ^
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6 E5 R- F: I/ O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。9 B' d" T3 [& W
) A4 P9 }$ s! H: P% n4 S; z0 x d2 \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 c% d( ]/ k% g9 A
7 L# s( O( F T; l" b. U5 _7 `2 k滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为# M6 s R% o5 J; I
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
5 F) U: x! M i4 A+ a
6 J4 Y( i/ p2 I: m2 _4 _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。
1 p6 ?5 G* Q" } h |; n! s# F* s
- J9 o; l" ?- y7 K2 S' U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。
- l p4 C: E4 p- G& b, r7 `* Q2 ^; [! 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。5 y% a: m& k$ z9 [* \9 F8 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。4 ~7 o; }; p; A4 M$ q4 L/ q, l# u& t
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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；
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. }3 m8 A& t9 _3 N# _
1 D B$ a# e( u- V; _6 ~0 t) U0 i& X
截止频率为
- i& p! c( j+ [. m3 R& ]![]()
9 n: t/ f3 {' m! i$ A: {1 p注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
! E/ a- O" w4 i( m1 R![]() 所以计算得出 截止频率为2 }7 i* ] u/ V& X' w9 [
) y/ L( z' E* c7 U7 `, C ?0 x3 v
8 F; Y: i; ^9 E4 U切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波； N: ^/ W" ?' o7 r6 s. D9 ^6 g
0 q: i1 J, V8 z$ g5 b! F+ M/ Z3 j( M贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
" z- K2 ~; s9 I# M
9 I' d# T1 e1 c% {6 Z* R, a: i3 D e& M. ?# f# k8 ` X5 J; `
2、运放在电压比较器中的应用% D/ G1 J5 ^3 i$ E; S4 S$ E
![]() 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。
. M4 n X+ n% z4 F+ M& E& J0 g& _$ Q. _9 H1 A2 o
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
* N0 U! N' J S& R* A, D. D- s/ V1 n. \5 A. A# W# N" ~9 M7 R% B7 }
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。$ {5 [5 K( P8 X) c, f
: A3 s: `# ^5 I) W) d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。
( K2 z1 V& ]" \2 H7 l% C/ u$ }) D$ c5 t5 |, W8 ~* j
5 W- s7 P( N9 L8 c3 X3、恒流源电路的设计
* R4 S# T( c: h& L1 b![]() 如图所示，恒流原理分析过程如下：
) B: {6 X, H' O; Z {7 D: Z; [7 [& e4 x- j+ }
4 C* a/ \0 m% W0 ]: ^. L$ p. a
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;5 U" E N3 S4 a0 l5 R3 m% m8 N! B
: S7 I$ v0 [2 G2 N& r! {
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；
9 Q: H# r! {- B![]() 有以上等式组合运算得：
7 L. _1 a7 x, G( P- A
5 [; x8 j7 N( |: H% _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。
' X) @# U1 f5 v+ r% t5 r4 f& \) c* o6 X; y2 K( e& N/ `2 t+ j, {
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。$ f5 L# Z& Q: f* ~; X5 l. N
( P* _1 }2 b3 g% m5 B' n, V
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。
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8 O" Y: N+ E R% I/ C5 M. |, K& o ^" a
8 K) L4 H5 |0 E* i* j4、整流电路中的应用7 [( [5 @3 o8 X* ^* t
![]() 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。# o8 H0 I3 u6 I; P. a
) V7 S$ h# o% Z0 C
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5、热电阻测量电路$ T1 @! S3 `: N9 Y4 |, e
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! E; g) U$ k! A) Q5 a# d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。
) x1 q0 Y p* A5 N, r
0 ?' I! |. U7 o9 c0 X& ?6 ^* u. g) }* z: [3 J0 R" o! V' |
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![]()
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, n: Q- U3 s% R- w+ a6、电压跟随器
- q, n5 ^1 o1 |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。7 y- g! p$ d$ [$ l9 q
) V) r% E$ C W
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H( d" C$ \" D7 I" f$ C7 R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。
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, O$ ?% g1 I1 o) a3 E5 ?. @. x
7、单电源的应用
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/ {3 O: V+ u# p- b" ~5 o0 H5 c% n, n
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。
6 G' s5 p! P: i; n/ `9 i
! P2 O) H0 _9 k) G首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
+ n# }7 G! `4 `/ l( W: z![]() ) C- r9 X/ K' J, Q% z6 G$ E' S+ o
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。
/ @( \% H* G) G2 x' P5 a: i" D4 y$ j- F5 l! G2 ?! 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：
% l2 A. S7 O5 ?. N, `: i![]() $ ~5 j1 H( f5 N7 T$ T& l( [
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。0 C, S% L6 [& _" T
7 e, L5 t9 m2 L. m, C* f
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* B2 K4 x3 _. J3 s1 _
![]() 附：运放的应用要点2 Z7 }9 E) |' ] h$ Q @. @
![]() 来源：网络 |
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发表于 2019-10-12 14:50
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