精华内容
下载资源
问答
  • 运算放大器积分电路及积分电路设计

    万次阅读 多人点赞 2020-04-04 15:15:52
    在运算放大器积分器电路中,电容器插入反馈环路中,并在反相输入端与R1一起产生一个RC时间常数。 积分的物理意义 积分的物理意义我们经常会使用到,例如下面的几个例子。 1、加速度对时间的积分就是速度; 2、速度对...

    运算放大器积分电路及积分电路设计

    积分电路 Integrator circuit

    在运算放大器积分器电路中,电容器插入反馈环路中,并在反相输入端与R1一起产生一个RC时间常数。

    积分的物理意义

    积分的物理意义我们经常会使用到,例如下面的几个例子。
    1、加速度对时间的积分就是速度;
    2、速度对时间的积分就是路程;
    3、功率对时间的积分就是功。

    积分的几何意义

    几何意义来自于我们的数学基础概念,比如几何处理等问题,如下所示。
    在这里插入图片描述

    积分电路

    积分器电路根据电路时间常数和放大器的带宽,在一个频率范围内输出输入信号的积分。
    输入信号被施加到反相输入,因此输出相对于输入信号的极性反相。理想的积分器电路将饱和到电源轨,具体取决于输入失调电压的极性并需要增加一个反馈电阻R2,以提供稳定的直流工作点。反馈电阻器限制了执行积分功能的较低频率范围。

    设计须知

    1.对于反馈电阻,请使用尽可能大的值。
    2.选择一个CMOS运算放大器,以最小化输入偏置电流的误差。
    3.放大器的增益带宽积(GBP)将设置积分器功能的上限频率。
    集成功能的有效性通常在距放大器带宽约十年的时间开始降低。
    4.需要将一个可调基准电压连接到运算放大器的同相输入,以消除输入失调电压,否则较大的DC噪声增益将导致电路饱和。具有非常低的失调电压的运算放大器可能不需要这样做。

    积分电路如下所示:
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    积分电路计算

    积分电路输出电压Vout计算
    在这里插入图片描述

    如何设计

    1、我们需要先设定电阻值,即就是上图中的R1;
    2、计算C1以设置单位增益积分频率。
    3、计算R2将下限截止频率设置为比最小工作频率低十倍。
    4、选择增益带宽至少为所需最大工作频率的10倍的放大器。

    在这里插入图片描述

    增益带宽积
    假设运算放大器的增益带宽积为1 MHz,它意味着当频率为1 Mhz时,器件的增益下降到单位增益。即此时A=1。同时说明这个放大器最高可以以1 MHz的频率工作而不至于使输入信号失真。由于增益与频率的乘积是确定的,因此当同一器件需要得到10倍增益时,它最高只能够以100 kHz的频率工作。

    单位增益带宽
    单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个频率可变恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,随着输入信号频率不断变大,输出信号增益将不断减小,当从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的0.707)时,所对应的信号频率乘以闭环放大倍数1所得的增益带宽积。

    导数的运算

    因为我们在高等数学里面是先讲到的导数相关运算,再讲述的是积分运算。

    简单函数:
    在这里插入图片描述
    复合函数:
    在这里插入图片描述

    积分的运算

    在这里插入图片描述

    运放芯片本身需要注意的参数

    VOS 输入失调电压
    输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时。两个输入端之间所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性。对称性越好。输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系。当中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间。

    IB 输入偏置电流
    运放两个输入端偏置电流的平均值, 确切地说是运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

    IOS 输入失调电流
    在零输入时,差分输入级的差分对管基极电流之差,II0=|IB1-IB2|。用于表征差分级输入电流不对称的程度。通常,Ios为(0.5~5)nA,高质量的可低于 1nA。

    AOL 开环电压增益
    开环电压增益参数Aol被定义为输出电压的改变量与两个输入端之间电压该变量之比。

    运算放大器的静态输入指标及动态技术指标:输入失调电压、输入失调电流、输入偏置电流、共模抑制比、单位增益带宽、转换速率、压摆率、输入阻抗、输出阻抗。

    积分电路的应用:

    1、积分电路可以使输入方波转换成三角波或者斜波;
    2、积分电路电阻串联在主电路中,电容在干路中;
    3、积分电路的时间常数t要大于或者等于10倍输入脉冲宽度;
    4、积分电路输入和输出成积分关系

    积分电压波形

    我们经常所了解到的方波转为三角波;
    在这里插入图片描述

    R2如果不增加将会导致输出出现积分饱和,也就是电容无法放电,导致输出异常甚至可能达到和供电电源一样的电压,因此需要增加这个大的并联电容;

    积分电路分析分析

    如果现在施加到Vin的方波进入其正半周期并在Vin处产生稳定的正DC电压,则电流将流过R1并开始对C1充电。

    由于R1和C1的交界处的电压(LM324的反相输入)保持在虚拟地,因此,运放输出(连接至C1的右面板)的电压将开始以一定速率下降由CR时间常数控制。

    输出电压将继续下降,试图达到一个等于Vin且与Vin相反的负电压。此动作导致输出端出现相对线性的负向斜率,直到(远在一个时间常数结束之前),输入方波突然改变极性。

    在输入方波的负向半周期开始时将Vin的电压更改回较低的水平将导致C1开始放电,并将反相输入保持在0V,运算放大器输出的电压将开始以线性方式增加。

    这一直持续到下一个周期开始时输入突然再次变为正。

    为了在输出三角波形上产生线性斜坡,积分器电路的CR时间常数应类似于或长于输入波周期时间的一半。

    在图所示的情况下,时间常数R1 x C1(100exp3 x 10exp-9)= 220µs将周期为1 / 2exp3Hz = 500µs / 2 = 250µs的1kHz方波转换为合理的线性三角波波。

    Reference

    更多详细介绍可以参考TI相关介绍。

    1、http://webpages.ursinus.edu/lriley/ref/circuits/node5.html

    2、https://wenku.baidu.com/view/4e228473227916888586d763.html

    3、https://learnabout-electronics.org/Amplifiers/amplifiers66.php

    今日清明,共寄哀思

    展开全文
  • 反馈和运算放大器

    2020-05-05 16:56:26
    同向求和运算电路 b)、加减运算电路 因放大器同/反相输入时输入与输出的极性关系可以推出:当多个信号同时作用于两个输入端时可以实现加减运算。 3、微/积分运算电路 参考: 负反馈——到深度负反馈

    一、反馈

    在电子电路中,将输出量(输出电压或输出电流)的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路,用来影响其输入量的措施称为反馈。
    正反馈:使基本放大电路的净输入量增大的反馈。
    负反馈:使基本放大电路的净输入量减小的反馈。
    直流反馈:仅在直流通路中存在的反馈。
    交流反馈:仅在交流通路中存在的反馈。
    在这里插入图片描述

    二、基本运算放大器电路

    黄金规则:

    ​ 首先、运算放大器的电压增益如此之高,以至于输入端口零点几毫伏电压可以使输出电压在它的满范围内变动。因此,可以忽略很小的输入电压,得到黄金规则1。
    规则1: 无论输出试图做什么,总是为了使输入电压之间的电压差值为零。(虚短)

    ​ 第二、运算放大器的输入电流如此之低,将这一电流舍去,得到黄金规则2。
    规则2: 输入端没有电流输入。(虚断)

    注: 黄金规则1并不意味着改变了运算放大器的输入电压。运算放大器所做的是“看着”输入端、波动输出端,通过外部反馈网络将输入端的差值变为0(如果可能的话)。

    1、反相放大器

    在这里插入图片描述

    2、同相放大器

    在这里插入图片描述

    3、放大倍数分析

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述

    三、基本运算电路

    1、比例运算电路

    比例运算电路可作为反向或同相放大电路,器放大倍数非常稳定;电路设计较分立元件电路简单许多,只需选择几个电阻即可。

    a)、反向比例运算电路

    1>.基本电路

    在这里插入图片描述

    2>.T形网络反向比例运算电路

    在这里插入图片描述

    b)、同相比例运算电路

    在这里插入图片描述

    c)、电压跟随器

    在这里插入图片描述

    2、加减运算电路

    a)、求和运算电路

    1>.反向求和运算电路

    在这里插入图片描述

    2>.同向求和运算电路

    在这里插入图片描述

    b)、加减运算电路

    因放大器同/反相输入时输入与输出的极性关系可以推出:当多个信号同时作用于两个输入端时可以实现加减运算。
    在这里插入图片描述

    3、微/积分运算电路

    在这里插入图片描述
    参考:
    负反馈——到深度负反馈

    展开全文
  • 现在我针对运算放大器中常见的RC电路反馈做深入的分析。在积分电路的反馈电容C并联一电阻,则该积分电路就变形为带有增益的低通滤波器如图1:依据电路,可以很方便的列出该系统的传递函数:从中可以看出,该系统有一...

    d57a109c2eaca5c36db3a8fc698a0787.gif

    关于运算放大器的使用,相信大家已经很熟悉了。现在我针对运算放大器中常见的RC电路反馈做深入的分析。

    在积分电路的反馈电容C并联一电阻,则该积分电路就变形为带有增益的低通滤波器如图1:

    17f1c960bb130282cd66693c23aab585.png

    依据电路,可以很方便的列出该系统的传递函数:

    de27250d3f7b17588a0bdd0639f719cc.png

    从中可以看出,该系统有一个极点,

    639f630eda3273367cdaf7cf8dc82f54.png

    由此,画出该系统的波特图,图2:

    8eaa3cac98a0b9ad5c07edc59d4363b9.png

    结合波特图和传递函数,不难看出,当系统的频率低于ω1时,电容c1容抗比R2的阻抗值大的多,系统可以近似看为反相放大器,表现出来的为 直流的增益,电容的作用可以看做为滤波作用。当系统工作在较高的频率上,电容c1容抗比R2的阻抗值小的多,系统可以近似看为积分电路,其在波特图上的表 现为一条-20dB/十倍频的一条直线,与角频率ω的交点为

    ,由于该电路在特定的频率范围内可以近似为一积分电路,此时的电路为一有损耗的积分电路。因此,分析该类型的电路是,首先需知道通过该系统信号的频率范围和系统的极点处,从而达到确定系统的作用。

    传 递函数|H|=|H直流|-3dB,此时的频率为电子电路中常见的-3dB频率点。再次仔细分析该系统的波特图,还可以清除的看出 ω信号无衰减通过; ω>ω0 :信号逐渐衰减或者截断,衰减频率为-20dB/十倍频;由此,该系统还具有一定程度的低通滤波作用,虽然滤波的性能不是太令人满意。另一种RC反馈的接 法为正反馈,如图3:

    eee6ae5adce3d56863b99178fe9d2a66.png

    该电路为模拟电子教课书上经典的RC振荡电路:振荡信号由同相端输入,故构成同相放大器,输出电压Uo与输入电压Ui同相,其闭环电压放大 倍数等于Au=Uo/Ui=1+(R4/R3)。而RC串并联选频网络在ω=ωo=1/RC时,Fu=1/3,εf=0°,所以,只要|Au|=1+ (R4/R3)>3,即R4>2R3,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件,产生自激振荡,振荡频率fo等于fo=1/2πRC, 采用双联可调电位器或双联可调电容器即可方便地调节振荡频率。在常用的RC振荡电路中,一般采用切换高稳定度的电容来进行频段的转换(频率粗调),再采用 双联可变电位器进行频率的细调。第三种情况为负反馈回路中RC串联与c并联的情况的情况,电路如图4:

    b1a287c6a499490679b8c684b5132cd2.png

    传递函数为

    依据传递函数近似画出其波特图,图5:

    e2a3d0d43472dc3bdee1f8446b8eb691.png

    从波特图中水平线为中频放大倍数,由R2/R1决定。C2,C1保证开环直流增益,C1保证正高频衰减。根据闭环要求确定零点和极点的位 置,从而确定电路各元件参数。一般用于具有LC输出滤波器,而滤波电容有ESR电路校正。小结:分析一系统,首先要知道系统处理信号的频率,这样,才能有 针对性的选择合适的元器件和理解系统的工作状态;其次,针对特定的目的,采用特定的方法达到预定的目的。我之前看过论坛里经常会有人问,运算放大器反馈中 用电容的作用,经常会有这样的回答:滤波,增加系统稳定性,积分……..,其实这都是电容的一部分作用,要向真的知道作用,还需要列出传递函数,画出近似 波特图(或者由仿真软件得出),结合系统的工作频率,只有从根本上分析系统。只有这样,才能理解系统中元器件的作用,才能提高分析问题和解决问题的能力。

    6231ac8d5c84518df69626700f3f39b8.png

    1312c3e345035d1484bfa2b02c4af80f.png

    a7e9b5773b3202cfb4649ce669fb02e9.png

    为了方便大家学习,您还可以关注畅学电子和单片机两个公众号,获取更多学习知识,希望对您的学习工作有所帮助。

    247973e209e52c4509ef9f7d2cb38f33.png

    7bef171222f89195c9749910eaea06e8.png

    展开全文
  • 运算放大器的基础原理运算放大器具有两个输入端和一个输出端,如图1-1所示,其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做端),另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端,如果先后...

    运算放大器的基础原理

    运算放大器具有两个输入端和一个输出端,如图1-1所示,其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做正端),另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端,如果先后分别从这两个输入端输入同样的信号,则在输出端会得到电压相同但极性相反的输出信号:输出端输出的信号与同相输人端的信号同相,而与反相输入端的信号反相。

    bc2aed3f2c3478dfd200426e72fdde67.png

    图1-1:运算放大器的电路符号

    运算放大器所接的电源可以是单电源的,也可以是双电源的,如图1-2所示。运算放大器有一些非常有意思的特性,灵活应用这些特性可以获得很多独特的用途,总的来说,这些特性可以综合为两条:

    1、运算放大器的放大倍数为无穷大。

    2、运算放大器的输入电阻为无穷大,输出电阻为零。

    7949cb0cce4d171e7ea76c3867c49a3e.png

    图1-2:运可接的两种电源算放大器

    现在我们来简单地看看由于上面的两个特性可以得到一些什么样的结论。

    首先,运算放大器的放大倍数为无穷大,所以只要它的输入端的输入电压不为零,输出端就会有与正的或负的电源一样高的输出电压本来应该是无穷高的输出电压,但受到电源电压的限制。

    准确地说,如果同相输入端输入的电压比反相输入端输入的电压高,哪怕只高极小的一点,运算放大器的输出端就会输出一个与正电源电压相同的电压;反之,如果反相输入端输入的电压比同相输人端输入的电压高,运算放大器的输出端就会输出一个与负电源电压相同的电压(如果运算放大器用的是单电源,则输出电压为零)。

    其次,由于放大倍数为无穷大,所以不能将运算放大器直接用来做放大器用,必须要将输出的信号反馈到反相输入端(称为负反馈)来降低它的放大倍数。

    如图1-3中左图所示,R1的作用就是将输出的信号返回到运算放大器的反相输入端,由于反相输入端与输出的电压是相反的,所以会减小电路的放大倍数,是一个负反馈电路,电阻Rf也叫做负反馈电阻。

    43d719ec56051d491673ffea7cb22649.png

    图1-3:运算放大器的反馈电阻接法(左:反相接法 ,右:同相接法)

    还有,由于运算放大器的输入为无穷大,所以运算放大器的输入端是没有电流输入的——它只接受电压。同样,如果我们想象在运算放大器的同相输入端与反相输入端之间是一只无穷大的电阻,那么加在这个电阻两端的电压是不能形成电流的,没有电流,根据欧姆定律,电阻两端就不会有电压,所以我们又可以认为在运算放大器的两个输人端电压是相同的(电压在这种情况就有点像用导线将两个输入端短路,所以我们又将这种现象叫做“虚短”)。

    为了更好的学习了解运算放大器,下面16个问答可以快速熟悉运算放大器基础。

    1、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢?

    (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。

    芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地,它的自动调节功能就不正常了,因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压,也无法拉低电源的电压,这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件,电路需要另外分析。

    (2)消除静态基极电流对输出电压的影响,大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡,

    这也是其得名的原因。

    2、同相比例运算放大器,在反馈电阻上并一个电容的作用是什么?

    (1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。

    (2)防止自激。

    3、运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?

    烧毁运算放大器,有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。

    4、在运算放大器输入端上拉电容,下拉电阻能起到什么作用?

    (1)是为了获得正反馈和负反馈的问题,这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号,输出电压信号,再在输出端取出一根线连到输入段,那么由于上面的那个电阻,部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值,对输入的电压进行分流,使得输入电压变小,这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的,通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。

    5、运算放大器接成积分器,在积分电容的两端并联电阻RF 的作用是什么?

    泄放电阻,用于防止输出电压失控。

    6、为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?

    如果你熟悉运算放大器的内部电路的话,你会知道,不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS 管组成。在没有外接元件的情况下,运算放大器就是个比较器,同相端电压高的时候,会输出近似于正电压的电平,反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处,只有在外接电路的时候,构成反馈形式,才会使运放有放大,翻转等功能……

    7、运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?

    (1)同相反相端不平衡,输入为0 时也会有输出,输入信号时输出值总比理论输出值大(或小)一个固定的数。

    (2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。

    8、理想集成运算放大器的放大倍数是多少输入阻抗是多少其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少?

    (1) 放大倍数是无穷大,输入阻抗是无穷小,同向输入和反向输入之间电压几乎相同(不是0哦!!!比如同向端为10V,反向端为9.999999V),刚考完电工,还记得!

    9、请问,为什么理想运算放大器的开环增益为无限大?

    (1)实际的运放开环增益达到10 万以上,非常非常大所以把实际运算放大器理的开环增益想化为无穷大,并由此导出虚地。

    (2)导出虚地只是针对反相放大器而言吧。

    我在书上看见:运算放大器的开环增益无穷大,可以使得我们在设计电路的时候,闭环增益可以不受开环增益的限制,而仅仅取决于外部元件。就是牺牲大的开环 增益换取闭环增益的稳定性。

    (3)导出虚地是针对运放在负反馈接法时不仅仅是反相放大器;正反馈时没有虚地。

    (4)很好理解假设增益很小, 则,对于一个输出电压,加在运放两端的电压的差值相对较大,如果

    接成负反馈状态,就会带来运放两端的电压的不一致,从而引起放大的误差 。

    (5)运放“虚短” 的实现有两个条件:

    1 ) 运放的开环增益A 要足够大;

    2 ) 要有负反馈电路。

    先谈第一点,我们知道,运放的输出电压Vo 等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。即 Vo = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 )由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压,是一个有限的值。

    在这种情况下,如果A很大,(VI+ - VI-)就必然很小;如果(VI+ - VI-) 小到某程度,那么我们实际上可以将其看作0,这个时候就会有VI+ = VI-,即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等,好像连在一起一样,这我们称为“虚短路” 。注意它们并未真正连在一起,而且它们之间还有电阻,这一点一定要牢记。

    在上面的讨论中,我们是怎样得到“虚短” 的结果的呢?

    我们的出发点是公式 ( 1 ) ,它是运放的特性,是没有问题的,我们可以放心。然后,我们作了两个重要的假设,一个是运放的输出电压大小有限,这没有问题,运放输出当然不会超过电源, 因此这个假设绝对成立,所以以后我们就不提了。第二个是说运放开环增益A 很大。

    普通运放的A 通常都达10 的6、7 次方甚至更高,这个假设一般没问题,但不要忘记,运放的实际开环增益还与其工作状态有关,离开了线性区,A 就不一定大了,所以,这第二个假设是有条件的,我们也先记住这一点。

    因此我们知道,当运放的开环增益A 很大时,运放可以有“虚短” 。但这只是可能性,不是自动就实现的,随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短” 没有人会相信。“虚短” 要在特定的电路中才能实现。

    “虚短” 存在的条件是:

    1 ) 运放的开环增益A 要足够大;

    2 ) 要有负反馈电路。

    明白了“虚短” 得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短” 作电路分析了。在实际上,条件( 1 ) 对绝大多数运放都是成立的,关键要看工作区域。

    如果是书上的电路,通过计算判断;如果是实际电路,用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。与“虚短” 相关的还有一种情况叫“虚地” ,就是有一个输入端接地时的“虚短” ,不是新情况。

    有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短” ,我觉得这不准确,我认为这样说的潜思考是,在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。但这不是绝对的,输入信号太大时,深度负反馈的运放照样进入饱和。

    所以,应该以输出电压值判断最可靠。

    10、将输入信号直接加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地,为什么U_ = U+ =Ui≠0?不是虚地吗?

    问题补充:构成虚短要满足一定的条件。那构成虚地也要满足一定的条件?是什么?为什么?

    (1) 在同相放大电路中,输出通过反馈的作用,使得U(+)自动的跟踪U(-),这样U(+)-U(-)就会接近于0。 好像两端短路,所以称“虚短”。

    (2)由于虚短现象和 运放的输入电阻很高,因而流经运放两个输入端的电流很小,接近于0,这个现象叫“虚断”(虚断是虚短派生的,不要以为两者矛盾)

    (3)虚地是在反相运放电 路中的,(+)端接地,(-)接输入和反馈网络。由于虚短的存在,U(-)和U(+)[电位等于0]很接近,所以称(-)端虚假接地——“虚地”

    (4)关 于条件:虚短是同相放大电路 闭环(简单说就是有反馈)工作状态的重要特征,虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。 注意理解虚短的条件(如“接近相等”),应该就ok 。

    11、总觉得运算放大器这个模型有点蹊跷,首先就是“虚短”,因为“虚短”,当运算放大器接成同相放大器时,两输入端的电位是相同的,这时如果测量输入端的波形,将是同样的,这就好比是共模信号,其实,在两输入端上还是有微小的差模信号,只是一般仪器测不出来,可是,这样一来,由于“虚短”就人为(因为虚短是深度负反馈的结果,是人为的)的增大了两输入端的共模信号,这样就对运算放大器的 性能构成挑战。为什么运算放大器要这么使用?

    (1)同相放大器的共模信号比反相放大器大得多对共模抑制比要求高。

    (2)我对“同、反 相两种放大器的共模信号抑制能力”的看法运放共模信号抑制比的优劣(db值)主要取决于运放内部(仅仅是内部)差动放大器的对称程度及增益。这很明显,没有任何运放提供其共模抑制比的同时,附加了外部电路的结构条件。

    对于单端输入,无论是同相还是反相,其等效共模值均是输入值的一半。但因同相放大的输入阻抗通常大于反相放大,其抗干扰的能力当然差些。

    如前述,反相输入时,反相端电压几乎为零,所以差分对管集电极电压只有一管变化。同相输入时,反相端的电压和同相端电压相等,故共模电压和输入电压等值!也就是说所以差分对管集电极电压除了有两管有同时朝不同方向变化的部分外还有 朝同方向变化的量,这就是共模输出电压。

    它和其中某一管的电压是同相相加的。因此容易导致该管趋于饱和(或者截止),所幸共模电压的放大只是差模放大倍数的数万分之一。

    上面所述,并不说明该放大器的差模输入和共模输入的共模抑制抑制比不同!应该是同相输入会附加一个与输入量等值的共模信号!因此对于输入信号较大时要慎用同相放大模式。

    12、为什么运放一般要反比例放大?

    反相输入法与同相输入法的重大区别是:

    反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大),所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚 地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以,在反相端也存在“虚地”。

    有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。

    所以,一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。

    13、有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出,而且输出还不小,所以经常用VCC/2 作为参考电压。

    (1)运放在没有任何输入的情况下有输出, 是由运放本身的设计结构不对称造成的,即产生了我们常说的输入失调电压Vos,它是运放的一个很重要的性能参数。运放常用VCC/2 作为参考电压 是因为该运放处在单电源工作状态下,在此时运放真正的参考是VCC/2,故常在运放正端提供一个VCC/2 的直流偏置,在正负双电源供电时还是常以地为参考的。

    运放的选择需注意很多事项,在不是很严格的条件下,常需考虑运放的工作电压、输出电流、功耗、增益带宽积、价格等。当然,当运放在特殊条件下使用时,还需考虑不同的影响因子。

    14、为什么由运算放大器组成的放大电路一般都采样反相输入方式?

    (1)反相 输入法与同相输入法的重大区别是:

    反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大), 所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以,在反相端也存在“虚地”。

    有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。所以,一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。

    (2)正相是振荡器,反相才能稳定放大器,接入负反馈

    (3)从原理上看,接成同相比例放大电路是可以的。但实际应用时被放大的信号(也就是差模信号)往往很小, 此时就要注意抑制噪声(通常表现为共模信号)。而同相比例放大电路对共模信号的抑制能力很差,需要放大的信号会被淹没在噪声中,不利于后期处理。所以一般 选择抑制能力较好的反相比例放大电路。

    15、放的重要特性?

    (1)如果运放两个输入端上的电压均为0V,则输出端电压也应该等于0V。但事实上,输出端总有一些电压,该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益,得到结果称为输入失调电压 或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS 给出。

    VOS 被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压,以 产生0V输出。

    (2)理想运放的输入阻抗无穷大,因此不会有电流流入输入端。但是,在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流,该电流称为偏置电流(IB)。通常有两个偏置电流:IB+和IB-,它们分别流入两个输入端。IB 值的范围很大,特殊类型运放的偏置电流低至 60fA(大z每3μs 通过一个电子),而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。

    (3)第一款单片运放正常工作所需的电源电压范围为±15V。 如今,由于电路速度的提高和采用低功率电源(如电池)供电,运放的电源正在向低电压方向发展。尽管运放的电压规格通常被指定为对称的两极电压 (如±15 V),但是这些电压却不一定要求是对称电压或两极电压。

    对运放而言,只要输入端被偏置在有源区域内(即在共模电压范围内),那么±15V 的电源就相当 于+30V/0V 电源,或者+20V/–10V 电源。运放没有接地引脚,除非在单电源供电应用中把负电压轨接地。运放电路的任何器件都不需要接地。

    高速电路的输入电压摆幅小于低速器件。器件的速度越高,其几何形状就越小,这意味着击穿电压就越低。

    由于击穿电压较低,器件就必须工作在较低电源电压下。如今,运放的击穿电压一般为±7V 左右,因此高速运放的电源电压一般为±5V,它们也能工作在+5V 的单电源电压下。

    对通用运放来说,电源电压可 以低至+1.8V。这类运放由单电源供电,但这不一定意味必须采用低电源电压。单电源电压和低电压这两个术语是两个相关而独立的概念。

    16、运算放大器的放大原理是什么?

    运算放大器核心是一个差动放大器。就是两个三极管背靠背连着。共同分担一个横流源的电流。三极管一个是运放的正向输入,一个是反向输入。正向输入的三极管放大后送到一个功率放大电路放大输出。这样,如果正向输入端的电压升高,那么输出自然也变大了。

    如果反相输入端电压升高,因为反相三级管和正向三级管共同分担了一个恒流源。反向三 级管电流大了,那正向的就要小,所以输出就会降低。因此叫反向输入。当然,电路内部还有很多其它的功能部件,但核心就是这样的。

    展开全文
  • 1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢?(1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果某个输入引脚...
  • 运算放大器

    2021-06-29 07:12:24
    它是一种带有特殊耦合电路及反馈放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算,因而得名“运算放大器”。[1]由于早期应用于模拟计算机中,...
  • 运算放大器简称运放,由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学...它是一种带有特殊耦合电路及反馈放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。运放是一个从功能的角度命名的电路单元...
  • 它是一种带有特殊耦合电路及反馈放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。 [1] 由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度...
  • 仪表放大器和运算放大器优缺点对比

    千次阅读 多人点赞 2019-07-01 13:30:32
    什么是仪表放大器  这是一个特殊的差动放大器,具有超高输入阻抗,极其良好的CMRR,低输入偏移,低输出阻抗,能放大那些在共模电压下的信号。  随着电子技术的飞速发展,运算放大电路也得到广泛的应用。仪表放大...
  • 许多教材和参考指南将运算放大器(运放)定义为可以执行各种功能或操作(如放大、加法和减法)的专用集成电路(IC)。虽然这个定义没有错,但仍需注重芯片的输入引脚的电压。当输入电压相等时,运算放大器通常在线性范围内...
  • 描述能够把微弱的信号放大的电路叫做放大电路或放大器。集成运算放大器是一种把多级直流放大器做在一个集成片上,只要在外部接少量元件就能完成各种功能的器件。...下面的叫同相输入端,用“+”...
  • 运算放大器应用汇总1

    2017-01-03 08:38:45
    二、相比例运算放大电路 三、电压跟随 四、加法 五、减法 六、积分电路 七、微分电路 八、差分放大电路 九、I/V转换电路 十、V/I转换电路 十一、电压抬升电路 十二、F/V转换电路 十三、恒压源 十...
  • 区分放大器与比较器

    万次阅读 2018-08-26 16:22:52
    内部区别:运算放大器为互补输出,可以输出不失真的模拟信号,一般闭环使用,开环或少量正反馈,也可当比较器,比较器一般为OC(集电极开路)输出,方便多路并联,输出开关信号,需上拉电阻,多数为开环使用,某些...
  • 电荷放大器

    2021-12-20 12:17:57
    电荷放大器 电荷放大器来历 ... 现实中电荷放大器的不理想性,因为任何电子放大器本身都存在偏置电压偏置电流,且积分电 容本身存在漏电阻,从而导致了在电荷转换出现误差,并且在电荷转换完成后,积分
  • 运算放大器 之 概述

    千次阅读 2019-06-02 15:55:00
    转载来源:[维基百科]《运算放大器》 运算放大器(英语:Operational Amplifier,简称OP、OPA、op-amp、运放)是一种直流耦合,差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的...
  • 运算放大器的16个基础知识点

    千次阅读 2020-02-24 11:02:29
    1、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢? (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。 芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果...
  •  在U1对输入和其他运算放大器的输出进行线性叠加,利用叠加原理,有  U2和U3是积分器,有 代入整理得 这个式子表示成VHP/Vi=H0HPHHP,可以得到 继续推导,可得  上述推导过程说明了:1.带通响应可以通过对高通...
  • ——小编运算放大器和电压比较器在原理符号上确实是一样的,都有5个引脚,其中两个引脚为电源+和电源-,还有两个引脚为同相输入端(+)和反向输入端(-),最后一个引脚是输出端。但是它们的功能是不一样的,运放的功能...
  • 仪表放大器这一术语经常被误用,它指的是器件的应用,而非器件的架构。在过去,任何被认为精准(即,实现某种输入失调校正)的放大器都被视为“仪表放大器”,这是因为它被设计为用于测量系统。仪表放大器(即 INA)...
  • 噪声是电子设计中必须处理等信号之一,我们都知道放大器的噪声有两种类型:一种是外部噪声,来源于放大器外部;另一种是内部噪声,来源于器件本身,处理放大器的噪声对于提升电子产品的性能至关重要,这里我们以问答...
  • 运算放大器的基础原理运算放大器具有两个输入端和一个输出端,如图1-1所示,其中标有“+”号的输入端为“同相输入端”而不能叫做端),另一只标有“一”号的输入端为“反相输入端”同样也不能叫做负端,如果先后...
  • 什么是运算放大器

    千次阅读 2018-09-22 14:51:45
    运算放大器基础知识:什么是运算放大器 运算放大器是模拟设计最有用的电路模块之一。它们易于使用,可以提供一些近乎完美的模拟电路。 集成电路,集成电路对电子领域产生了巨大影响 - 模拟和数字电路都改变了电子...
  • 1、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢? (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。 芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果某个输入...
  • 史上最全运放运算放大器知识讲解(附主流厂商)

    万次阅读 多人点赞 2018-05-23 22:58:21
    调节和放大模拟信号,它是用途十分广泛的器件,接入适当的反馈网络,可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器滤波器的供应商、振荡器振荡器的供应商及电压比较器比较器的供应商。其应用领域已经延伸到汽车电子、...
  • 运算放大器虚短和虚断

    千次阅读 2018-09-11 09:46:00
    我们知道,由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。而运放的输出电压是有限的,一般在 10V~14V。因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电...
  • 目录 差分输入的是将两个输入端的差值作为信号,这样可以免去一些误差,比如你输入一个1V的信号电源有偏差,比实际输入要大0.1....什么是仪表放大器  什么是运算放大器  仪表放大器的优缺点  仪表放...
  • 由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算,因而得名“运算放大器”。大部分的运放是以单芯片的形式存在。 运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路,其输入级是差分放大电路,具有高输入电阻和抑制零点...
  • 我们常用到的运算放大器器件型号有LM324、LM358等, 运算放大器也是我们在设计电路中经常用到的元件,由它可以构成多种电路如:反相(同相)比例运算放大电路、方波信号发生器、电压比较电路等。今天给大家讲几种由...
  • 反相放大器

    2018-12-17 10:54:00
    电子电路中的运算放大器,有同相输入端和反相输入端,输入端的极性和输出端是同一极性的就是同相放大器,而输入端的极性和输出端相反极性的则称为反相放大器。反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。 ...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 1,210
精华内容 484
关键字:

正反馈的同相积分放大器

友情链接: rhquestsequfsce.rar