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西安测试19

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。
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1、运放在有源滤波中的应用
( Z8 S) L( I/ x* Z4 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。
8 v  |" k" V1 |: Y# f0 D/ K
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。

滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为
巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑；

! i3 {8 ]7 u5 z" F5 W! G- B) N" 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。

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。

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。
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。
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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；

3 ^9 v, V: i. j# ^8 J

( P, }+ K" G) f+ P1 R0 K7 f3 |/ S截止频率为

: p( h' \8 R  d5 X* W; {( S3 N; w注明，m的单位为 欧姆， N 的单位为 u
& @# I9 [3 O- j, _所以计算得出 截止频率为
1 x/ _. V" \& |
切比雪夫 ，迅速衰减，但通带中有纹波；

贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
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2、运放在电压比较器中的应用
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。
4 V4 u% `2 m' ^$ Q3 y
该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。
7 o: ]8 Y/ v8 k* s6 Z9 U
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。
6 k/ g1 s1 y# q7 F* X3 K6 I7 U
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、恒流源电路的设计
: b' D9 t( i5 |1 Z. W! R% M* p如图所示，恒流原理分析过程如下：

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U5B（上图中下边的运放）为电压跟随器，故V1=V4;
" o+ A. e- X, W: h6 K  }
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；
8 D5 G6 h. U- v9 a0 S- f有以上等式组合运算得：

1 T1 }8 w& L. X, g5 u8 q- S" b( D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。

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。

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。
+ ^3 b4 u7 K; ~4 i& k/ U
# x$ k/ O& O4 L+ z
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) s* m. q3 x. Z' G, u* E4、整流电路中的应用
* Z8 K. }- G* H' D& P8 c6 n( G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。
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5、热电阻测量电路

. ?& r, `7 V8 Y: [$ f& J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。

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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


6、电压跟随器
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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2 |. G5 t# u; Q9 q+ 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。

) R' b' f: ^3 i' M5 r% x! P
' j4 t+ {% \2 h) L* D, N; Y7、单电源的应用
, K  r# U- `4 s4 L) B, }

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。

首先我们运用运放跟随电路，实现一个VCC/2的分压:
3 q+ P" h  D# I
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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$ Y- X& d  |: `& L% o获得+VCC/2后，我们可以用单电源实现信号放大功能，如下图：

7 b8 T8 e2 M6 K该电路中 R66=R67//R68， 信号的输出增益G=-R67/R68 。
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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
9 }$ }  E1 Q. O! B( Z8 m  d附：运放的应用要点
$ f* `* C6 l& ?: h* m来源：网络

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