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。
取
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
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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