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电子电路设计中最常用的运算放大器应用及典型设计

导读: 在实际工作中我经常运用到的运放放大器电路推荐给大家;其应用领域已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域,并将在未来技术方面扮演重要角色。

我将在实际工作中我经常运用到的运放放大器电路推荐给大家;其应用领域已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域,并将在未来技术方面扮演重要角色。

首先运算放大器其按参数可分为如下几种:

通用型运算放大器:

主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。

低温漂型运算放大器:

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。

高阻型运算放大器:

特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安。

高速型运算放大器:

主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。

低功耗型运算放大器:

由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。

高压大功率型运算放大器:运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。

可编程控制运算放大器:

在仪器仪表得使用过程中都会涉及到量程得问题.为了得到固定电压得输出,就必须改变运算放大器得放大倍数。

我们关键的几个关键参数问题!

1.低功耗的需求?

2.低噪声的需求?

3.高精度的需求?(较低的失调电压)

4.高速的需求?(运放的带宽高,跟运放的带宽要求相关)

5.压摆率的需求?(1V/uS以上)跟运放的带宽相关,速率高—压摆率高!

6.几个通道的需求?(单通道或双通道)

7.是否需要轨对轨?(信号的失真性小,信号可满摆幅输出!)

8.失调电压的需求?(是否5mV以内)

9.通用运放主要指标

GBW在1MHz左右

失调电压 > 5mV

压摆率为1V/?S以上

Railto Rail概念

A.输入失调电压VOS(input offsetvoltage)输入电压为零时,将输出电压除以电压增益,即为折算到输入端的失调电压。是表征运放内部电路对称性的指标。

说明:失调电压越低,运放性能指标就越高,其内部的对称性指标就越好。

B.压摆率SR(Slew rate)其特征参数数据越高运放的性能也越优越。表征其工作时的响应速度,输出电压的响应速度能快速跟踪输入电压的性能指标。

说明:压摆率越高越好,其输出电压的响应速度会越快。

C.电压/电流噪声eN(@1KHz)(Voltage Noise)其特征参数越大越好。进行运算放大时其背景噪声的干扰会越小。

说明:电压/电流的噪声电压越小越好。其输出放大的背景噪声就越小。有用信号更容易取得。

D.谐波失真THD(total harmonic distortion)其百分数越低越好。表征其输出信号对比输入信号的失真度情况。

说明:THD值越低越好,表明其输出波形的相似度等级。

常用OP-运放放大器电路设计应用如下:

1.InverterAmp.反相位放大电路:

放大倍数为Av=R2/R1但是需考虑规格之Gain-Bandwidth数值。

R3=R4提供1/2电源偏压

C3为电源去耦合滤波

C1,C2输入及输出端隔直流

此时输出端信号相位与输入端相反

2、Non-inverterAmp.同相位放大电路:

放大倍数为Av=R2/R1

R3=R4提供1/2电源偏压

C1,C2,C3为隔直流

此时输出端信号相位与输入端相同

3、Voltagefollower缓冲放大电路:

O/P输出端电位与I/P输入端电位相同

单双电源皆可工作

4、Comparator比较器电路:

I/P电压高于Ref时O/P输出端为Logic低电位

I/P电压低于Ref时O/P输出端为Logic高电位

R2=100*R1用以消除Hysteresis状态,即为强化O/P输出端,Logic高低电位差距,以提高比较器的灵敏度

(R1=10K,R2=1M)

单双电源皆可工作

5、Square-waveoscillator方块波震荡电路:

R2=R3=R4=100K

R1=100K,C1=0.01uF

Freq=1/(2π*R1*C1)

6、Pulsegenerator脉波产生器电路:

R2=R3=R4=100K

R1=30K,C1=0.01uF,R5=150K

O/P输出端OnCycle=1/(2π*R5*C1)

O/P输出端OffCycle=1/(2π*R1*C1)

7、Activelow-passfilter有源低通滤波器电路:

R1=R2=16K

R3=R4=100K

C1=C2=0.01uF

放大倍数Av=R4/(R3+R4)

Freq=1KHz

8、Activeband-passfilter有源带通滤波器电路:

R7=R8=100K,C3=10uF

R1=R2=390K,C1=C2=0.01uF

R3=620,R4=620K

Freq=1KHz,Q=25

9、High-passfilter高通滤波器电路:

C1=2*C2=0.02uF,C2=0.01uF

R1=R2=110K

6dBLow-cutFreq=100Hz

10、Adj.Q-notchfilter频宽可调型滤波器电路:

R1=R2=2*R3

C1=C2=C3/2

Freq=1/(2π*R1*C1)

VR1调整负回授量,越大则Q值越低。(表示频带变宽,但是衰减值相对减少。)

R1,R2,R3,C1,C2,C3为Twin-Tfilter结构。

11、Wien-bridgeSine-waveOscillator文桥正弦波震荡电路:

R1=R2,C1=C2

R3与D1,D2Zener产生定点压负回授

Freq=1/(2π*R1*C1)

D1与D2可使用Lamp效果更佳(产生阻抗负变化系数)

12、Peakdetector峰值检知器电路:(范例均为正峰值检知)

本电路仅提供思维参考用(右方电路具放大功能)

Eo=Ei*(R4+R3)/R3

S1为连续取样开关,因应峰值不断的变化。

13、Positive-peakdetector正峰值检知器电路:

R1=1K,R2=1M,C1=10uF

只有在I/P电位高于OP-端电位时,才能使Q1导通,O/P电位继续升高.

正峰值必须低于电源正值,所得数据为最高值。

14、Negative-peakdetector负峰值检知器电路:

R1=1M,C1=10uF

只有在I/P电位低于OP-端电位时,O/P电位继续降低.

负峰值必须高于电源负值,所得数据为最高值。

15、RMS(Absolutevalue)detector绝对值检知器电路:

不论I/P端极性为何,皆可由O/P端输出,若后端再接上正峰值检知器电路,

即可取得RMS数值。

总结:

上述的电路结构运用范围广;如果了解电路工作原理对于我们无论多复杂的结构电路都能有清晰的认识!

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