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。
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。 1、运放在有源滤波中的应用
R230 C50 I 0 01uF ia2K glF
图1有源滤波
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。
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;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 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。
C2
InF/S%
54
2K49/1%
C1
R233 1S2K
ACH
应也可以。 2K<9n%
-W
ACH BF1
OP21I77ARZ
10 r4J2ic * * 、 TLC2274AJD
InF/S%
AGNO_AO
AONO^AO
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。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;
圖4?13 (a)」喈SatemKey低通濾波器
但
)
尸
?卩
(b)
截止频率为‘ "ZjnZ
注明,m 的单位为欧姆,N 的单位为u
所以计算得出 截止频率为
2;T *2490^10-" *72490** 1 O'-
2*3.1-1*2490*10""*1.578 24.67*10-^
二
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。
2、运放在电压比较器中的应用
+ 0
RTffKKl
R275 >
申 I ; 1屮HT 净杞旳
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。该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的 结合。
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。该电路中还有一个关键器件的阻值要注意,那就是 决定了方波的上升速度。
3、恒流源电路的设计
U4A rLC2272AID
R21
U5B TLC2272AID
如图所示,恒流原理分析过程如下: 跟随器,故V1=V4;由运算放大器的虚短原理,对于运放 运放)有:V3=V5;
R275, R275 R30
q 中
V2
R18
R1I9
GNO 一GL :
GND GL
GO %
?——斗
5V GL
0 1uF
Vref 1 8V
U5B (上图中下边的运放)为电压
U4A (上图中上边的
t^VA R292 200K :
GND GL
而口(vref丄门
Y卄憎詡?砒?’丄卜
''一/肿*19 4 有以上等式组合运算得:
V2 - VI 二Vref
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。
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