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详解运放七大应用电路设计

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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

)

?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-^

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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