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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。- y; h7 ^! Z* t% r) `) d+ t5 O
# q- @6 i; p* I) W/ G/ |, q
9 Z3 {: J# r4 c( S6 u
1、运放在有源滤波中的应用 b$ K# l. L7 X$ ~- m& D9 j
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。
; a. _0 p2 s+ c1 C2 z- C$ S+ P' V* h D9 J) r: b
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。
4 o) m; g: Z x% j8 D# x$ ^5 y. H" h8 {+ W. ^5 h% B# b
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
+ r, R( ?: a1 r巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；
4 O" n$ h& j n, q: H1 o/ i' J1 Y3 h8 y* A1 i. {9 e
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。
% W. ^1 \" n- ?8 Z# E0 C3 o( o* {( ~9 F5 @1 L
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。$ d# S+ ? M8 D5 m) L& W
$ E! S( D) {1 e8 u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。' ]+ u. s! H' S, w9 v) L
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。
9 F$ s% q! \% d: `+ \# d5 }9 U2 a( H% g
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； x# W5 I. W& @0 W3 u8 {, |- `
7 p/ m7 A( X3 T7 P' j8 j/ c: d+ ~, H1 w& b. X
- k: _, O; P+ I. Y% @, `0 Z T
截止频率为
3 `6 X- h R ? o; e
9 J" E* L) H$ L4 T# x- y4 K+ u注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u) V' j9 y: f# b6 f5 Z! g* ~
所以计算得出 截止频率为; o5 [) Z: m* i6 |+ c$ O
/ g" o4 A- n- F1 s3 ~: A+ r# w8 y% z切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
2 q) m( x- x) g: N- S( N! |+ y* \% P$ q& i/ S* o2 T
贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。: \2 a3 {3 Q( r; Z4 V: U
: x3 u1 k6 ^+ V7 Y) Q2 k6 N- g
: ^3 l6 a' s% |1 l r
2、运放在电压比较器中的应用
# }& t: r! i/ S' K3 }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。
( c6 S3 K% H. p$ u1 r; A2 N5 [- O# b$ H! u& f
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
6 q0 h4 n/ o) W
" P2 I% m$ \9 O& R; R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 U% |% o5 n5 Y9 _/ A! D3 j
/ {+ n4 V! A5 j5 `1 z
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。 I; j: U) ]7 `- M* c% S
1 y9 ~3 t# g- D' l. K9 X
6 {- h8 @ B5 J8 X3、恒流源电路的设计
3 _+ n5 b; J- p- I$ U0 }如图所示，恒流原理分析过程如下：
" M7 u8 P! h5 x& m7 t% A. n0 ~4 s( A! L. V
* m' K N4 I. { W& _+ B
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
8 ^" o2 k+ L' c, B* |# ]4 Z, O
( I* Q$ [+ o% H% n! M1 f9 {) 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；
, F$ o- M$ Z4 y, Q5 O5 |; G5 w有以上等式组合运算得：5 |# Y% ]2 A3 B# y
`( X6 y! t" A/ A
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。! v, R m$ A; A( [6 N" M
1 J3 h/ P3 C7 [# a
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。
2 G) W1 K4 M% Y6 h
2 f& l& [5 A, t6 Z3 ~/ K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。0 h0 u, p/ C" \( ~! h0 O( K
, [3 T: j; T- c- U7 v7 h; h
6 L3 U8 N" t" w$ f0 [, T' m# R: z# {* i2 E* K R
4、整流电路中的应用
* l+ i+ Z8 l2 `; @, a% B' m$ r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。
% {, |5 o$ C3 } C) X Z3 r. z" ~
' [: D% n0 H/ J. n4 X& I6 B9 p; t. Y8 W+ f
' A% {0 j# R7 J& t. O
5、热电阻测量电路
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6 c( V: M8 C4 f. T+ s- b6 {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。
0 V- i/ T; Y/ T" i8 S/ \/ _5 \- ^1 W- C( L& E1 ?! e/ R8 B' w% n
5 P8 F" g8 ?* o8 }; @
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
# P7 d8 e8 o: a/ B5 _, `% T m
- ?5 u* w) O3 |
1 p5 {/ w9 ~0 k6、电压跟随器
" B( |5 E7 P+ h6 L0 ?( b. i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。
/ @1 w4 E" r) j# E
, f* T6 {. i6 B6 Z# r6 }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。0 F' r- j0 [, Y
9 J; m2 p. V* ^) F% S% m, J; o& W* x
7、单电源的应用
- v9 \8 c3 J( T; ^" ?! L0 h' w% O j2 T7 A' ^- R& i6 e8 t
0 {3 u, }1 t& i; g) M( h% v7 A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。
8 D0 i; z2 i7 j4 v5 a/ x' N! D3 u# p8 H
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:4 x8 r8 C5 M2 {& S" m2 t
6 w$ z; n, `; E4 P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。
$ P1 x3 @1 a6 K* p2 C- p
) P" s# c7 _ Q$ N) A0 w# R* 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：
" l! |6 T2 } E; r n% r' C: r
+ Q6 Y8 }3 p% [4 Y该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。: M% A- [: g2 e6 a) ^
+ \1 n! ~9 w3 o2 y
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, B H. @3 v1 q6 M
附：运放的应用要点
+ A2 k2 G4 l5 k" {! S+ y- y! G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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