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運算放大器類型分析和經典電路分享

作者:時間:2018-09-13來源:網絡收藏

  我將在實際工作中我經常運用到的運放電路推薦給大家;其應用領域已經延伸到汽車電子、通信、消費等各個領域,并將在未來技術方面扮演重要角色。

本文引用地址:http://www.rycdhb.live/article/201809/391847.htm

  首先運算其按參數可分為如下幾種:

  通用型運算

  主要特點是價格低廉、產品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。

  低溫漂型運算

  在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運算的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。

  高阻型

  特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB為幾皮安到幾十皮安。

  高速型

  主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。

  低功耗型

  由于電子電路集成化的最大優點是能使復雜電路小型輕便,所以隨著便攜式儀器應用范圍的擴大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。

  高壓大功率型運算放大器:運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。

  可編程控制運算放大器:

  在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題.為了得到固定電壓得輸出,就必須改變運算放大器得放大倍數。

  我們關鍵的幾個關鍵參數問題!

  1.低功耗的需求?

  2.低噪聲的需求?

  3.高精度的需求?(較低的失調電壓)

  4.高速的需求?(運放的帶寬高,跟運放的帶寬要求相關)

  5.壓擺率的需求?(1V/uS以上)跟運放的帶寬相關,速率高—壓擺率高!

  6.幾個通道的需求?(單通道或雙通道)

  7.是否需要軌對軌?(信號的失真性小,信號可滿擺幅輸出!)

  8.失調電壓的需求?(是否5mV以內)

  9.通用運放主要指標

  GBW在1MHz左右

  失調電壓 > 5mV

  壓擺率為1V/?S以上

  Railto Rail概念

  A.輸入失調電壓VOS(input offsetvoltage)輸入電壓為零時,將輸出電壓除以電壓增益,即為折算到輸入端的失調電壓。是表征運放內部電路對稱性的指標。

  說明:失調電壓越低,運放性能指標就越高,其內部的對稱性指標就越好。

  B.壓擺率SR(Slew rate)其特征參數數據越高運放的性能也越優越。表征其工作時的響應速度,輸出電壓的響應速度能快速跟蹤輸入電壓的性能指標。

  說明:壓擺率越高越好,其輸出電壓的響應速度會越快。

  C.電壓/電流噪聲eN(@1KHz)(Voltage Noise)其特征參數越大越好。進行運算放大時其背景噪聲的干擾會越小。

  說明:電壓/電流的噪聲電壓越小越好。其輸出放大的背景噪聲就越小。有用信號更容易取得。

  D.諧波失真THD(total harmonic distortion)其百分數越低越好。表征其輸出信號對比輸入信號的失真度情況。

  說明:THD值越低越好,表明其輸出波形的相似度等級。

  常用OP-運放放大器電路設計應用如下:

  1.InverterAmp.反相位放大電路:

  放大倍數為Av=R2/R1但是需考慮規格之Gain-Bandwidth數值。

  R3=R4提供1/2電源偏壓

  C3為電源去耦合濾波

  C1,C2輸入及輸出端隔直流

  此時輸出端信號相位與輸入端相反

  2、Non-inverterAmp.同相位放大電路:

  放大倍數為Av=R2/R1

  R3=R4提供1/2電源偏壓

  C1,C2,C3為隔直流

  此時輸出端信號相位與輸入端相同

  3、Voltagefollower緩沖放大電路:

  O/P輸出端電位與I/P輸入端電位相同

  單雙電源皆可工作

  4、Comparator比較器電路:

  I/P電壓高于Ref時O/P輸出端為Logic低電位

  I/P電壓低于Ref時O/P輸出端為Logic高電位

  R2=100*R1用以消除Hysteresis狀態,即為強化O/P輸出端,Logic高低電位差距,以提高比較器的靈敏度

  (R1=10K,R2=1M)

  單雙電源皆可工作

  5、Square-waveoscillator方塊波震蕩電路:

  R2=R3=R4=100K

  R1=100K,C1=0.01uF

  Freq=1/(2π*R1*C1)

  6、Pulsegenerator脈波產生器電路:

  R2=R3=R4=100K

  R1=30K,C1=0.01uF,R5=150K

  O/P輸出端OnCycle=1/(2π*R5*C1)

  O/P輸出端OffCycle=1/(2π*R1*C1)

  7、Activelow-passfilter有源低通濾波器電路:

  R1=R2=16K

  R3=R4=100K

  C1=C2=0.01uF

  放大倍數Av=R4/(R3+R4)

  Freq=1KHz

  8、Activeband-passfilter有源帶通濾波器電路:

  R7=R8=100K,C3=10uF

  R1=R2=390K,C1=C2=0.01uF

  R3=620,R4=620K

  Freq=1KHz,Q=25

  9、High-passfilter高通濾波器電路:

  C1=2*C2=0.02uF,C2=0.01uF

  R1=R2=110K

  6dBLow-cutFreq=100Hz

  10、Adj.Q-notchfilter頻寬可調型濾波器電路:

  R1=R2=2*R3

  C1=C2=C3/2

  Freq=1/(2π*R1*C1)

  VR1調整負回授量,越大則Q值越低。(表示頻帶變寬,但是衰減值相對減少。)

  R1,R2,R3,C1,C2,C3為Twin-Tfilter結構。

  11、Wien-bridgeSine-waveOscillator文橋正弦波震蕩電路:

  R1=R2,C1=C2

  R3與D1,D2Zener產生定點壓負回授

  Freq=1/(2π*R1*C1)

  D1與D2可使用Lamp效果更佳(產生阻抗負變化系數)

  12、Peakdetector峰值檢知器電路:(范例均為正峰值檢知)

  本電路僅提供思維參考用(右方電路具放大功能)

  Eo=Ei*(R4+R3)/R3

  S1為連續取樣開關,因應峰值不斷的變化。

  13、Positive-peakdetector正峰值檢知器電路:

  R1=1K,R2=1M,C1=10uF

  只有在I/P電位高于OP-端電位時,才能使Q1導通,O/P電位繼續升高.

  正峰值必須低于電源正值,所得數據為最高值。

  14、Negative-peakdetector負峰值檢知器電路:

  R1=1M,C1=10uF

  只有在I/P電位低于OP-端電位時,O/P電位繼續降低.

  負峰值必須高于電源負值,所得數據為最高值。

  15、RMS(Absolutevalue)detector絕對值檢知器電路:

  不論I/P端極性為何,皆可由O/P端輸出,若后端再接上正峰值檢知器電路,即可取得RMS數值。



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