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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。* @ _' f- t# e8 P% p
, f2 z/ v9 `5 y; D/ R
6 D3 g4 v8 g/ Y# n4 K1、运放在有源滤波中的应用
2 w7 |) X- X7 c5 F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。
/ [( Y. O5 J4 G7 P( K9 O8 ^. a) g, b# @1 q# m1 p* i( F6 S3 W
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 H7 `2 e& g- V. W6 P! X5 T2 f0 C$ y' R
滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为; r0 N5 ^3 R9 r. |2 i) W! B2 {
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；7 X4 M3 l$ C5 I8 [+ V
* B9 @# h% l: o2 C F( ~2 M. _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。9 w/ W+ [2 T, O6 j
6 [8 o6 M0 ]$ p1 ~. O3 L/ F# i3 Z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。
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) Y# j; x* [! l$ r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。
* T5 c Q( V- @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。
, Y% v2 Q3 o1 V u+ e2 w7 ~5 E
6 U0 W* x- R7 _, A& f8 J/ w" O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；
# |' L& A9 z8 v8 Q8 N; `1 T
/ H& R: N8 d5 ?. U# \: d# m% A5 \" b! D$ M6 ^
" E4 N/ T+ V) z' P- M截止频率为+ Z" C4 @/ n2 e" P8 b9 J
) G/ N" K; u Z d, F$ e) e
注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u" I) B5 `2 L' N3 N$ {
所以计算得出 截止频率为
. R1 k4 f8 u: `: G+ H5 Q& c5 `$ |( O8 d+ G0 b
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；
5 b0 p g9 }! I9 K8 @9 Z
7 H- H* e( Y8 [! L' @/ H贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。/ l, g. j Y; O$ e5 E! f7 }
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6 D! o% i3 D, l2、运放在电压比较器中的应用6 V* f( J e4 K5 V& s, m& h
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。0 V- R; U5 g# R! D0 n+ I
' l' ], p7 `1 }5 f2 L该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。) O J: W/ F+ r$ n4 I
f% F! E8 b; U) B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。" s/ ~* G3 \6 P9 ?% F; [' M
/ ?/ r2 S& a- F9 e( 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。3 f4 L; q3 ~3 m2 t% \# _! b
# z/ } s- [9 l8 I( N: Q
! q$ }0 v5 N! a
3、恒流源电路的设计
) B8 o3 q6 B2 n如图所示，恒流原理分析过程如下： C& D! F# o7 Q; `3 u1 f8 [
4 q7 t& \; x( T& d6 Q) k6 x( A. a! {" T4 o6 M8 p* J/ B
U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
: K* R4 w; I: m$ \
+ x# g+ Y+ b) m; g* F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；
( i; O4 z/ i; m4 L有以上等式组合运算得：) d: q1 b2 l' H' q$ ^8 k
$ ~3 S; [* d/ A, T: Z _: r$ h! m
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。* L" J. I+ A! F, e; q4 [% V4 k
/ I% v; i) F, O3 Y* x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。6 j* E. ~3 @6 @% k) x0 Z
, |2 x9 c& c* D7 s. l) c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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% `, K4 q$ e& |/ S. y3 b$ f5 M
+ r" F4 Q/ X8 H4 B1 z' \; T
+ ?- J* n$ e# @/ _6 i O4、整流电路中的应用
* y* U, ?: m9 V& K1 _5 D8 v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 y" {) {3 ?& E9 Y5 n+ r
$ x& J' ~9 j1 Z S0 Z- b' e; ?2 ~5 o O0 J) s1 ^9 M
) D$ e5 d& R% Y5、热电阻测量电路& R3 x7 N# O/ k0 B' }5 v
& J+ I/ `) J! G; g I6 h0 J+ 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。, J' {2 E! R- \8 B, |
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; e% O: g1 i" ?2 O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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: |3 Q" f5 D5 c! K6、电压跟随器
0 L& G0 l6 s9 q- N$ g* g" S! P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。
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) W5 b) o6 m3 A" y$ q, G: I. z3 o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。7 d) f$ P2 N7 G, I6 Z$ ~6 Y: r
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7、单电源的应用
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/ ~7 N9 h I: g5 w$ F% e1 u5 t" ^
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。2 [1 n8 {& q( i& B
: a6 _8 [" K4 v/ J
首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:5 d' N+ V5 p) y9 L' O+ @
, B3 K! b, U d$ K. @
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。
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+ a: p- }+ `, i& G获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：% v5 ~: a/ k1 z% ]! x& d" N
' w) ~# G4 L. Q. C
该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。+ F7 o7 t6 G; P) s7 @. b
1 |7 H( P S$ 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 E W' }: A, X8 t$ I& A$ l8 l* U
附：运放的应用要点8 u1 f# T. V( ]9 ?+ i7 h
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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