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標(biāo)題: 各種運(yùn)算放大器應(yīng)用電路詳解 [打印本頁(yè)]

作者: AMoftss    時(shí)間: 2018-9-26 14:12
標(biāo)題: 各種運(yùn)算放大器應(yīng)用電路詳解
運(yùn)算放大器應(yīng)用

§8.1 比例運(yùn)算電路

8.1.1 反相比例電路

1. 基本電路

電壓并聯(lián)負(fù)反饋輸入端虛短、虛斷


特點(diǎn):

反相端為虛地,所以共模輸入可視為 0,對(duì)運(yùn)放共模抑制比要求低 輸出電阻小,帶負(fù)載能力強(qiáng) 要求放大倍數(shù)較大時(shí),反饋電阻阻值高,穩(wěn)定性差。 如果要求放大倍數(shù) 100,R1=100K,Rf=10M


2. T 型反饋網(wǎng)絡(luò)

虛短、虛斷

8.1.2 同相比例電路

1. 基本電路:電壓串聯(lián)負(fù)反饋

輸入端虛短、虛斷

特點(diǎn):
輸入電阻高,輸出電阻小,帶負(fù)載能力強(qiáng)
V-=V+=Vi,所以共模輸入等于輸入信號(hào),對(duì)運(yùn)放的共模 抑制比要求高

2. 電壓跟隨器


輸入電阻大輸出電阻小,能真實(shí)地將輸入信號(hào)傳給負(fù)載而從信號(hào)源取流很小

§8.2 加減運(yùn)算電路

8.2.1 求和電路

1. 反相求和電路 虛短、虛斷




特點(diǎn):調(diào)節(jié)某一路信號(hào)的輸入電阻不影響其他路輸入與輸出的比例關(guān)系

2. 同相求和電路 虛短、虛斷



8.2.2 單運(yùn)放和差電路


8.2.3 雙運(yùn)放和差電路


例 1:設(shè)計(jì)一加減運(yùn)算電路 設(shè)計(jì)一加減運(yùn)算電路,使 Vo=2Vi1+5Vi2-10Vi3


解:用雙運(yùn)放實(shí)現(xiàn)


如果選 Rf1=Rf2=100K,且 R4= 100K

則:R1=50K              R2=20K              R5=10K

平衡電阻 R3= R1// R2// Rf1=12.5K              R6=R4//R5//Rf2= 8.3K

例 2:如圖電路,求 Avf,Ri

解:


§8.3 積分電路和微分電路

8.3.1 積分電路 電容兩端電壓與電流的關(guān)系:



積分實(shí)驗(yàn)電路


積分電路的用途

將方波變?yōu)槿遣ǎ╒i:方波,頻率 500Hz,幅度 1V)


將三角波變?yōu)檎也ǎ╒i:三角波,頻率 500Hz,幅度 1V)


(Vi:正弦波,頻率 500Hz,幅度 1V)


思考:輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的相位關(guān)系?

(Vi:正弦波,頻率 200Hz,幅度 1V)


思考: 輸入信號(hào)頻率對(duì)輸出信號(hào)幅度的影響?

積分電路的其它用途: 去除高頻干擾 將方波變?yōu)槿遣?移相


在模數(shù)轉(zhuǎn)換中將電壓量變?yōu)闀r(shí)間量


§8.3 積分電路和微分電路

8.3.2 微分電路


微分實(shí)驗(yàn)電路


把三角波變?yōu)榉讲?/font>

(Vi:三角波,頻率 1KHz,幅度 0.2V)


輸入正弦波

(Vi:正弦波,頻率 1KHz,幅度 0.2V)


思考:輸入信號(hào)與輸出信號(hào)間的相位關(guān)系?

(Vi:正弦波,頻率 500Hz,幅度 1V)


思考:輸入信號(hào)頻率對(duì)輸出信號(hào)幅度的影響?

§8.4 對(duì)數(shù)和指數(shù)運(yùn)算電路

8.4.1 對(duì)數(shù)電路


對(duì)數(shù)電路改進(jìn) 基本對(duì)數(shù)電路缺點(diǎn):


運(yùn)算精度受溫度影響大;
小信號(hào)時(shí) exp(VD/VT)與 1 差不多大,所以誤差很大;

二極管在電流較大時(shí)伏安特性與 PN 結(jié)伏安特性差別較大,所以運(yùn)算只在較小的電流范 圍內(nèi)誤差較小。


改進(jìn)電路 1:用三極管代替二極管


電路在理想情況下可完全消除溫度的影響


改進(jìn)電路 3:實(shí)用對(duì)數(shù)電路

如果忽略 T2 基極電流, 則 M 點(diǎn)電位:


8.4.2 指數(shù)電路

1. 基本指數(shù)電路


2. 反函數(shù)型指數(shù)電路              電路必須是負(fù)反饋才能正常工作,所以:


§8.5 乘除運(yùn)算電路

8.5.1 基本乘除運(yùn)算電路

1. 乘法電路




乘法器符號(hào)

同相乘法器              反向乘法器


2. 除法電路


8.5.2. 乘法器應(yīng)用

1. 平方運(yùn)算和正弦波倍頻


如果輸入信號(hào)是正弦波:


只要在電路輸出端加一隔直電容,便可得到倍頻輸出信號(hào)。

2. 除法運(yùn)算電路

注意:只有在 VX2>0 時(shí)電路才是負(fù)反饋

負(fù)反饋時(shí),根據(jù)虛短、虛斷概念:

3. 開(kāi)方運(yùn)算電路


輸入電壓必須小于 0,否則電路將變?yōu)檎答仭?/font>

兩種可使輸入信號(hào)大于 0 的方案:


3. 調(diào)制(調(diào)幅)


4. 壓控增益 乘法器的一個(gè)輸入端接直流電壓(控制信號(hào)),另一個(gè)接輸入信號(hào),則輸出信號(hào)與輸入
信號(hào)之比(電壓增益)成正比。 V0=KVXvY




電流-電壓變換器

由圖可知


可見(jiàn)輸出電壓與輸入電流成比例。 輸出端的負(fù)載電流:


電流-電壓變換電路


若Rl 固定,則輸出電流與輸入電流成比例,此時(shí)該電路也可視為電流放大電路。

電壓-電流變換器


負(fù)載不接地              負(fù)載接地

由負(fù)載不接地電路圖可知:

所以輸出電流與輸入電壓成比例。

對(duì)負(fù)載接地電路圖電路,R1 和 R2 構(gòu)成電流并聯(lián)負(fù)反饋;R3、R4 和 RL 構(gòu)成構(gòu)成電壓串聯(lián) 正反饋。






討論:
1. 當(dāng)分母為零時(shí), iO →∞,電路自激。

2. 當(dāng) R2 /R1 =R3 /R4 時(shí), 則:

說(shuō)明 iO 與 VS 成正比 , 實(shí)現(xiàn)了線(xiàn)性變換。

電壓-電流和電流-電壓變換器廣泛應(yīng)用于放大電路和傳感器的連接處,是很有用的電子 電路。


§8.6 有源濾波電路

8.6.1 濾波電路基礎(chǔ)知識(shí)

一. 無(wú)源濾波電路和有源濾波電路

無(wú)源濾波電路: 由無(wú)源元件 ( R , C , L ) 組成


有源濾波電路: 用工作在線(xiàn)性區(qū)的集成運(yùn)放和 RC 網(wǎng)絡(luò)組稱(chēng),實(shí)際上是一種具有特定頻 率響應(yīng)的放大器。有源濾波電路的優(yōu)點(diǎn), 缺點(diǎn): 請(qǐng)看書(shū)。


二. 濾波電路的分類(lèi)和主要參數(shù)

1. 按所處理的信號(hào)可分為模擬的和數(shù)字的兩種;

2. 按所采用的元器件可分為有源和無(wú)源;

3. 按通過(guò)信號(hào)的頻段可分為以下五種:
a. 低通濾波器( LPF ) Avp: 通帶電壓放大倍數(shù) fp: 通帶截至頻率



沒(méi)有過(guò)渡帶
過(guò)渡帶: 越窄表明選頻性能越好,理想濾波器


b. 高通濾波器( HPF )

c. 帶通濾波器( BPF )


d. 帶阻濾波器( BEF )


e. 全通濾波器( APF )

4. 按頻率特性在截止頻率 fp 附近形狀的不同可分為 Butterworth , Chebyshev 和

Bessel 等。 理想有源濾波器的頻響:



濾波器的用途

濾波器主要用來(lái)濾除信號(hào)中無(wú)用的頻率成分,例如,有一個(gè)較低頻率的信號(hào),其中包含 一些較高頻率成分的干擾。濾波過(guò)程如圖所示。



§8.6 有源濾波電路

8.6.2 低通濾波電路 ( LPF )

低通濾波器的主要技術(shù)指標(biāo)

(1)通帶增益 Avp 通帶增益是指濾波器 在通頻帶內(nèi)的電壓放大 倍數(shù),如圖所示。性能良好的 LPF 通帶內(nèi)的幅


頻特性曲線(xiàn)是平坦的,

阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù) 基本為零。

(2)通帶截止頻率 fp 其定義與放大電路的上限截止頻率相同。通帶與阻帶之間稱(chēng)為過(guò)渡帶,過(guò)渡帶越窄,說(shuō)明濾 波器的選擇性越好。


8.6.2.1 一階低通濾波電路 ( LPF )

一. 電路構(gòu)成


組成:簡(jiǎn)單 RC 濾波器同相放大器特點(diǎn):│Avp │ >0,帶負(fù)載能力強(qiáng)缺點(diǎn):阻帶衰減 太慢,選擇性較差。


二. 性能分析 有源濾波電路的分析方法:


1.電路圖→電路的傳遞函數(shù) Av(s)→頻率特性 Av(jω)

2. 根據(jù)定義求出主要參數(shù)

3. 畫(huà)出電路的幅頻特性


一階 LPF 的幅頻特性:


8.6.2.2 簡(jiǎn)單二階 LPF

一. 電路構(gòu)成


二. 主要性能

1. 傳遞函數(shù):

組成: 二階 RC 網(wǎng)絡(luò)同相放大器 通帶增益:




2.通帶截止頻率:              3.幅頻特性:


特點(diǎn):在 f>f0 后幅頻特性以-40dB/dec 的速度下降; 缺點(diǎn):f=f0 時(shí),放大倍數(shù) 的模只有通帶放大倍數(shù)模的三分之一。


8.6.2.3 二階壓控電壓源 LPF

二階壓控電壓源一般形式 二階壓控電壓源 LPF


分析:Avp 同前


對(duì)節(jié)點(diǎn) N , 可以列出下列方程:


聯(lián)立求解以上三式,可得 LPF 的傳遞函數(shù):


上式表明,該濾波器的通帶增益應(yīng)小于 3,才能保障電路穩(wěn)定工作。

頻率特性:


當(dāng) Avp≥3 時(shí),Q =∞,有源濾波器自激。由于將 接到輸出端,等于在高頻端給 LPF 加 了一點(diǎn)正反饋,所以在高頻端的放大倍數(shù)有所抬高,甚至可能引起自激。


二階壓控電壓源 LPF 的幅頻特性:




巴特沃思(壓控)LPF

仿真結(jié)果

Q=0.707 fp=f0=100Hz


§8.6 有源濾波電路

8.6.2.4 無(wú)限增益多路反饋濾波器 無(wú)限增益多路反饋有源濾波器一般形式,要求集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益遠(yuǎn)大于 60DB




無(wú)限增益多路反饋 LPF

由圖可知:


對(duì)節(jié)點(diǎn) N , 列出下列方程:



通帶電壓放大倍數(shù)


頻率響應(yīng)為: 巴特沃思(無(wú)限增益)LPF



仿真結(jié)果


Q=0.707 fp=f0=1000Hz

8.6.3 高通濾波電路 ( HPF )

8.6.3.1 HPF 與 LPF 的對(duì)偶關(guān)系

1. 幅頻特性對(duì)偶(相頻特性不對(duì)偶)


2. 傳遞函數(shù)對(duì)偶 低通濾波器傳遞函數(shù)



高通濾波器傳遞函數(shù)

HPF 與 LPF 的對(duì)偶關(guān)系

3. 電路結(jié)構(gòu)對(duì)偶


波作用的電容換成電阻 將起濾波作用的電阻換成電容
將起濾



低通濾波電路              高通濾波電路

8.6.3.2 二階壓控電壓源 HPF


二階壓控電壓源 LPF              二階壓控電壓源 HPF

電路形式相互對(duì)偶

二階壓控電壓源 HPF

傳遞函數(shù):              低通:

高通:

二階壓控電壓源 HPF

二階壓控電壓源 HPF 幅頻特性:


8.6.3.3 無(wú)限增益多路反饋 HPF

無(wú)限增益多路反饋 LPF

無(wú)限增益多路反饋 HPF

8.6.4 帶通濾波器(BPF) BPF 的一般構(gòu)成方法: 優(yōu)點(diǎn):通帶較寬,通帶截至頻率容易調(diào)整 缺點(diǎn):電路元件較多




仿真結(jié)果

二階壓控電壓源 BPF


二階壓控電壓源 BPF

傳遞函數(shù):




截止頻率:

RC 選定后,改變 R1 和 Rf 即可改變頻帶寬度

二階壓控電壓源 BPF 仿真電路



仿真結(jié)果


8.6.5 帶阻濾波器(BEF)

BEF 的一般形式              


缺點(diǎn):電路元件較多且 HPF 與 LPF 相并比較困難。

基本 BEF 電路



無(wú)源帶阻(雙 T 網(wǎng)絡(luò))
同相比例


雙 T 帶阻網(wǎng)絡(luò)



雙 T 帶阻網(wǎng)絡(luò)

二階壓控電壓源 BEF 電路

正反饋,只在 f0 附近起作用


傳遞函數(shù)



二階壓控電壓源 BEF 仿真電路


仿真結(jié)果



例題 1:
要求二階壓控型 LPF 的 f0=400Hz , Q 值為 0.7,試求電路中的電阻、電容值。 解:根據(jù) f0 ,選取 C 再求 R。

1. C 的容量不易超過(guò) 。 因大容量的電容器體積大, 價(jià)格高,應(yīng)盡量避免使用。




計(jì)算出:R=3979Ω 取 R=3.9KΩ

2.根據(jù)Q值求和,因?yàn)闀r(shí),根據(jù)與、的關(guān)系,集成運(yùn)放兩輸入端外接電阻的對(duì)稱(chēng)條件



稱(chēng)條件。
根據(jù) 與 R1 、Rf 的關(guān)系,集成運(yùn)放兩輸入端外接電阻的對(duì)



例題 1 仿真結(jié)果


例題與習(xí)題 2



LPF

例題與習(xí)題 2 仿真結(jié)果


例題與習(xí)題 3



HPF

例題與習(xí)題 3 仿真結(jié)果


例題與習(xí)題 4



例題與習(xí)題 4 仿真結(jié)果


vo1 :紅色
vo :藍(lán)色

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運(yùn)算放大器經(jīng)典應(yīng)用.pdf (1.12 MB, 下載次數(shù): 956)



作者: tieq1952    時(shí)間: 2018-9-27 07:26
謝謝分享!!!
作者: zjczm    時(shí)間: 2018-11-28 11:01
這個(gè)文檔內(nèi)容比較豐富。下載了。模擬的東西,學(xué)起來(lái)感覺(jué)有點(diǎn)難啊。
作者: xlyuan    時(shí)間: 2018-11-30 15:16
下載有空學(xué)習(xí)
作者: pevil1039    時(shí)間: 2019-3-21 10:00
謝謝樓主的分享
作者: 王秋冬    時(shí)間: 2019-3-27 08:11
謝謝分享,都是好東西,下載學(xué)習(xí)。
作者: 獨(dú)霸一方    時(shí)間: 2019-4-19 19:34
對(duì)我這種小白來(lái)說(shuō)在合適不過(guò)了
作者: ystz001    時(shí)間: 2019-7-5 18:38
好東西  收藏了   突然覺(jué)得應(yīng)該重新學(xué)習(xí)了
作者: shengzhidao    時(shí)間: 2019-7-9 12:21
好東西  收藏了   突然覺(jué)得應(yīng)該重新學(xué)習(xí)了
作者: tlahanbing    時(shí)間: 2019-7-10 14:09
謝謝分享,很全面
作者: winkle    時(shí)間: 2019-7-11 10:20
很豐富,很全了
作者: liu668    時(shí)間: 2019-7-12 09:00
很棒的資料。
作者: 芝華塔尼歐    時(shí)間: 2019-7-18 12:23
內(nèi)容很豐富,非常棒,謝謝分享
作者: winkle    時(shí)間: 2019-7-21 12:45
很不錯(cuò)的資料,重新把放大器學(xué)習(xí)一下
作者: 小黑屋525    時(shí)間: 2019-7-31 08:35
下載了,好東西
作者: tianvok    時(shí)間: 2019-8-15 11:41
很好很好很好
作者: wcs1668    時(shí)間: 2019-8-25 10:31
純理論性東西,可以看看
作者: wubangdi    時(shí)間: 2019-9-5 15:54
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)
作者: zx7504081    時(shí)間: 2019-10-12 17:19
大佬牛逼
作者: 239144498    時(shí)間: 2019-10-23 17:34
感謝,學(xué)習(xí)了
作者: xydrj    時(shí)間: 2019-11-30 11:24
各種運(yùn)算放大器應(yīng)用電路詳解,mark。
作者: iyny    時(shí)間: 2019-12-4 19:17
謝謝分享!
作者: 匹夫藝人    時(shí)間: 2019-12-6 11:34
這個(gè)很全唉,只是積分不夠。學(xué)習(xí)了
作者: huafeixue8    時(shí)間: 2019-12-9 11:53
很棒的資料。
作者: kangjie    時(shí)間: 2019-12-10 15:47
謝謝樓主分享
作者: hgd_2018    時(shí)間: 2019-12-28 17:06
謝謝分享,知識(shí)蓄備。
作者: 單片機(jī)小白樹(shù)    時(shí)間: 2019-12-29 14:41
總結(jié)的很詳細(xì),下載了
作者: 淡定120    時(shí)間: 2020-1-9 15:11
謝謝分享!!!
作者: 淡定120    時(shí)間: 2020-1-9 15:17
謝謝分享!!!!
作者: 1539703473    時(shí)間: 2020-1-12 13:07
多謝樓主。好資料
作者: dhz0105    時(shí)間: 2020-5-17 15:44
感謝分享,收藏了
作者: omegrugal    時(shí)間: 2020-5-19 11:20
各種運(yùn)算放大器應(yīng)用電路詳解好資料,天天學(xué)習(xí),每天一小小步。
作者: weision168    時(shí)間: 2020-5-23 15:05
多謝分享
作者: cangbai__001    時(shí)間: 2020-6-18 10:58
感謝大佬,愛(ài)了愛(ài)了
作者: 廖恒    時(shí)間: 2020-6-19 13:16
第一次看到這么全的運(yùn)放資料,感謝
作者: FJ2018    時(shí)間: 2020-11-6 17:20
真是很好的資料,謝謝樓主
作者: fanjx    時(shí)間: 2020-11-6 19:45
講得特詳細(xì),學(xué)習(xí)了,多謝樓主!
作者: hyang    時(shí)間: 2020-11-19 12:21
厲害!!!!
作者: 關(guān)中小河    時(shí)間: 2020-11-23 21:46
很好的資料,可以推薦學(xué)生們
作者: xtaozi001    時(shí)間: 2020-11-24 14:08
真是太棒了,太牛了!
作者: 黃youhui    時(shí)間: 2021-1-23 10:08
太感謝,一直在找這方面資料
作者: 學(xué)習(xí)單片機(jī)lq    時(shí)間: 2021-1-23 13:07
收藏起來(lái),學(xué)習(xí)一下。這個(gè)帖子說(shuō)得很詳細(xì)。
作者: xianjun68sky    時(shí)間: 2021-3-11 09:06
資料很好,很有參考價(jià)值,值得學(xué)習(xí),樓主辛苦了.
作者: leozhangjian    時(shí)間: 2021-3-22 21:17

這個(gè)文檔內(nèi)容比較豐富。下載了。模擬的東西,學(xué)起來(lái)感覺(jué)有點(diǎn)難啊。
作者: 8976028    時(shí)間: 2021-3-26 09:03
學(xué)習(xí)學(xué)習(xí),講得特詳細(xì)
作者: SPRINT    時(shí)間: 2021-5-14 17:35
打開(kāi)芯片之門(mén)
作者: 1729924651    時(shí)間: 2021-5-19 10:41
學(xué)過(guò),但是已經(jīng)忘得差不多了。。
作者: daolong001    時(shí)間: 2021-5-24 08:23

哥們,能發(fā)一份嗎感謝!
作者: youziwb    時(shí)間: 2021-6-7 16:07
好東西,感謝樓主分享
作者: 下個(gè)轉(zhuǎn)角    時(shí)間: 2021-9-30 10:02
非常詳細(xì)介紹,好內(nèi)容
作者: 電子保險(xiǎn)    時(shí)間: 2021-12-13 18:00
這樣的好資料必須好好看看
作者: 老愚童63    時(shí)間: 2021-12-14 10:40
很實(shí)用!謝謝樓主提供精彩帖子
作者: liangsheng0212    時(shí)間: 2022-1-9 11:00
感謝樓主這么用心的整理
作者: MCU丶NOOB    時(shí)間: 2022-1-10 15:50
第一項(xiàng)的R3指的是負(fù)載R3吧
作者: zyt_0121    時(shí)間: 2022-1-19 15:01
收藏了,內(nèi)容很好,公式太多了看到就有點(diǎn)頭大




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