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运放应用图全集

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电源运放应用图集

(一):基础知识

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

1.1 电源供电和单电源供电

所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC-,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放

和双电源运放的区别。但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用

运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或者VCC-引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节)

图一

通常单电源供电的电压一般是5V,这时运放的输出电压摆幅会更低。另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。出于这个原因在单电源供电的电路中使用的运放基本上都是Rail-To-Rail 的运放,这样就消除了丢失的动态范围。需要特别指出的是输入和输出不一定都能够承受Rail-To-Rail 的电压。虽然器件被指明是轨至轨(Rail-To-Rail)的,如果运放的输出或者输入不支持轨至轨,接近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化,所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。这样才能保证系统的功能不会退化,这是设计者的义务。

1. 2 虚地

单电源工作的运放需要外部提供一个虚地,通常情况下,这个电压是VCC/2,图二的电路可以用来产生VCC/2的电压,但是他会降低系统的低频特性。

图二

R1 和R2 是等值的,通过电源允许的消耗和允许的噪声来选择,电容C1 是一个低通滤波器,用来减少从电源上传来的噪声。在有些应用中可以忽略缓冲运放。

在下文中,有一些电路的虚地必须要由两个电阻产生,但是其实这并不是完美的方法。在这些例子中,电阻值都大于100K,当这种情况发生时,电路图中均有注明。

1. 3 交流耦合

虚地是大于电源地的直流电平,这是一个小的、局部的地电平,这样就产生了一个电势问题:输入和输出电压一般都是参考电源地的,如果直接将信号源的输出接到运放的输入端,这将会产生不可接受的直

流偏移。如果发生这样的事情,运放将不能正确的响应输入电压,因为这将使信号超出运放允许的输入或者输出范围。

解决这个问题的方法将信号源和运放之间用交流耦合。使用这种方法,输入和输出器件就都可以参考系统地,并且运放电路可以参考虚地。当不止一个运放被使用时,如果碰到以下条件级间的耦合电容就不是一定要使用:第一级运放的参考地是虚地

第二级运放的参考第也是虚地

这两级运放的每一级都没有增益。任何直流偏置在任何一级中都将被乘以增益,并且可能使得电路超出它的正常工作电压范围。

如果有任何疑问,装配一台有耦合电容的原型,然后每次取走其中的一个,观察电工作是否正常。除非输入和输出都是参考虚地的,否则这里就必须要有耦合电容来隔离信号源和运放输入以及运放输出和负载。一个好的解决办法是断开输入和输出,然后在所有运放的两个输入脚和运放的输出脚上检查直流电压。所有的电压都必须非常接近虚地的电压,如果不是,前级的输出就就必须要用电容做隔离。(或者电路有问题)

1. 4 组合运放电路

在一些应用中,组合运放可以用来节省成本和板上的空间,但是不可避免的引起相互之间的耦合,可以影响到滤波、直流偏置、噪声和其他电路特性。设计者通常从独立的功能原型开始设计,比如放大、直流偏置、滤波等等。在对每个单元模块进行校验后将他们联合起来。除非特别说明,否则本文中的所有滤波器单元的增益都是1。

1. 5 选择电阻和电容的值

每一个刚开始做模拟设计的人都想知道如何选择元件的参数。电阻是应该用1 欧的还是应该用1 兆欧的?一般的来说普通的应用中阻值在K 欧级到100K 欧级是比较合适的。高速的应用中阻值在100 欧级到1K 欧级,但他们会增大电源的消耗。便携设计中阻值在1 兆级到10 兆欧级,但是他们将增大系统的噪声。用来选择调整电路参数的电阻电容值的基本方程在每张图中都已经给出。如果做滤波器,电阻的精度要选择1% E -96系列(参看附录A)。一但电阻值的数量级确定了,选择标准的E-12系列电容。

用E-24系列电容用来做参数的调整,但是应该尽量不用。用来做电路参数调整的电容不应该用5%的,应该用1%。

(二):基本电路

2.1 放大

放大电路有两个基本类型:同相放大器和反相放大器。他们的交流耦合版本如图三所示。对于交流电路,反向的意思是相角被移动180度。这种电路采用了耦合电容――Cin 。Cin被用来阻止电路产生直

流放大,这样电路就只会对交流产生放大作用。如果在直流电路中,Cin被省略,那么就必须对直流放大进行计算。

在高频电路中,不要违反运放的带宽限制,这是非常重要的。实际应用中,一级放大电路的增益通常是100倍(40dB),再高的放大倍数将引起电路的振荡,除非在布板的时候就非常注意。如果要得到一个放大倍数比较的大放大器,用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。

图三

2.2 衰减

传统的组成的反相衰减器如图四所示。

图四

在电路中R2要小于R1。这种方法是不被推荐的,因为很多运放是不适宜工作在放大倍数小于1倍的情况下。正确的方法是用图五的电路。

图五

在表一中的一套规格化的R3 的阻值可以用作产生不同等级的衰减。

对于表中没有的阻值,可以用以下的公式计算

R3=(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin))

如果表中有值,按以下方法处理:

为Rf和Rin在1K到100K之间选择一个值,该值作为基础值。

将Rin 除以二得到RinA 和RinB。

将基础值分别乘以1 或者2 就得到了Rf、Rin1 和Rin2,如图五中所示。

在表中给R3 选择一个合适的比例因子,然后将他乘以基础值。

比如,如果Rf是20K,RinA和RinB都是10K,那么用12.1K的电阻就可以得到-3dB的衰减。

表一

图六中同相的衰减器可以用作电压衰减和同相缓冲器使用。

图六

2.3 加法器

图七是一个反相加法器,他是一个基本的音频混合器。但是该电路的很少用于真正的音频混合器。因为这会逼近运放的工作极限,实际上我们推荐用提高电源电压的办法来

提高动态范围。

同相加法器是可以实现的,但是是不被推荐的。因为信号源的阻抗将会影响电路的增益。

图七

2.4 减法器

就像加法器一样,图八是一个减法器。一个通常的应用就是用于去除立体声磁带中的原唱而留下伴音(在录制时两通道中的原唱电平是一样的,但是伴音是略有不同的)。

图八

2.5 模拟电感

图九的电路是一个对电容进行反向操作的电路,它用来模拟电感。电感会抵制电流的变化,所以当一个直流电平加到电感上时电流的上升是一个缓慢的过程,并且电感中电阻上的压降就显得尤为重要。

图九

电感会更加容易的让低频通过它,它的特性正好和电容相反,一个理想的电感是没有电阻的,它可以让直流电没有任何限制的通过,对频率是无穷大的信号有无穷大的阻抗。

如果直流电压突然通过电阻R1 加到运放的反相输入端上的时候,运放的输出将不会有任何的变化,因为这个电压同过电容C1 也同样加到了正相输出端上,运放的输出端表现出了很高的阻抗,就像一个真正的电感一样。

随着电容C1 不断的通过电阻R2 进行充电,R2上电压不断下降,运放通过电阻R1汲取电流。随着电容不断的充电,最后运放的两个输入脚和输出脚上的电压最终趋向于虚地(Vcc/2)。

当电容C1 完全被充满时,电阻R1 限制了流过的电流,这就表现出一个串连在电感中电阻。这个串连的电阻就限制了电感的Q 值。真正电感的直流电阻一般会比模拟的电感小的多。这有一些模拟电感的限制:

电感的一段连接在虚地上;

模拟电感的Q值无法做的很高,取决于串连的电阻R1;

模拟电感并不像真正的电感一样可以储存能量,真正的电感由于磁场的作用可以引起很高的反相尖峰电压,但是模拟电感的电压受限于运放输出电压的摆幅,所以响应的脉冲受限于电压的摆幅。

2.6 仪用放大器

仪用放大器用于需要对小电平信号直流信号进行放大的场合,他是由减法器拓扑而来的。仪用放大器利用了同相输入端高阻抗的优势。基本的仪用放大器如图十所示。

图十

这个电路是基本的仪用放大电路,其他的仪用放大器也如图中所示,这里的输入端也使用了单电源供电。这个电路实际上是一个单电源的应变仪。这个电路的缺点是需要完全相等的电阻,否则这个电路的共模抑制比将会很低。

图十中的电路可以简单的去掉三个电阻,就像图十一中的电路。

图十一

这个电路的增益非常好计算。但是这个电路也有一个缺点:那就是电路中的两个电阻必须一起更换,而且他们必须是等值的。另外还有一个缺点,第一级的运放没有产生任何有用的增益。

另外用两个运放也可以组成仪用放大器,就像图十二所示。

图十二

但是这个仪用放大器是不被推荐的,因为第一个运放的放大倍数小于一,所以他可能是不稳定的,而且Vin -上的信号要花费比Vin +上的信号更多的时间才能到达输出端。

3.2.4 Fliege滤波器

Fliege滤波器采用了双运放结构(图二十三~图二十六),所以相对于单运放实现的滤波器他是一种成本较高的滤波器,但是他对拐点频率或者Q 值有非常强的控制能力,可以非常方便的进行调整,而且他是一种全新的滤波器。用它组成的低通、高通、和带通滤波器的增益是固定的,带阻滤波器他的增益是一。

图二十三

图二十四

图二十五

图二十六

3.2.5Akerberg-Mossberg滤波器

图二十七~图三十中的三运放滤波器是很容易实现。对于低通和高通滤波器可以很方便的调整增益,对于带通和带阻滤波器可以非常容易

的调整Q 值。带阻滤波器的性能会比双T 滤波器差一些,但是也不错。

图二十七

图二十八

图二十九

图三十

3.2.6 BiQuad

Biquad 滤波器是一种出名的滤波器结构(图三十一)。他只能组成低通和带通滤波器。低通滤波器可以根据需要做成同相和反相输出。

图三十一

3.2.7 Sate Variable

Sate Variable 是一种三运放或四运放的拓扑结构。第四个运放在带阻滤波器中必须使用。他也是一种非常便于调整的滤波器拓扑结构,并且他可以很方便的在低通和高通滤波器之间相互转换,另外对于带通和带阻滤波器的Q 值也可以非常方便的进行调整。但是不幸的是,Akerberg-Mossberg 并不是一种令人喜欢的拓扑结构。因为调整增益、类型、Q 值和限制的电阻是同一个电阻。这就是很多人不愿意用它的原因,除非在应用中同时需要高通、低通、带通和带阻滤波器。

图三十二

电子设计常用芯片

741 运算放大器 2063A JRC杜比降噪 20730 双功放 24C01AIPB21 存储器 27256 256K-EPROM 27512 512K-EPROM 2SK212 显示屏照明 3132V 32V三端稳压 3415D 双运放 3782M 音频功放 4013 双D触发器 4017 十进制计数器/脉冲分配器4021 游戏机手柄 4046 锁相环电路 4067 16通道模拟多路开关 4069 游戏机手柄 4093 四2输入施密特触发器 4098 41256 动态存储器 52432-01 可编程延时电路 56A245 开关电源 5G0401 声控IC 5G673 八位触摸互锁开关 5G673 触摸调光 5G673 电子开关 6116 静态RAM 6164 静态RAM 65840 单片数码卡拉OK变调处理器7107 数字万用表A/D转换器74123 单稳多谐振荡器 74164 移位寄存器 7474 双D触发器 7493 16分频计数器 74HC04 六反相器 74HC157 微机接口 74HC4053 74HCU04 六反相器 74LS00 与门 74LS00 4*2与非门 74LS00 四2与非门 74LS00 与门 74LS04 6*1非门 74LS08 4*2与门 74LS11 三与门 74LS123 双单稳多谐振荡器 74LS123 双单稳多谐振荡器 74LS138 三~八译码器 74LS142 十进制计数器/脉冲分配器74LS154 4-16线译码器 74LS157 四与或门74LS161 四2计数器 74LS161 十六进制同步计数器 74LS161 四~二计数器 74LS164 数码管驱动 74LS18 射频调制器 74LS193 加/减计数器 74LS193 四2进制计数器 74LS194 双向移位寄存器 74LS27 4*2或非门 74LS32 四或门 74LS32 4*2或门 74LS374 八位D触发器 74LS374 三态同相八D触发器 74LS377 74LS48 7位LED驱动 74LS73 双J-K触发器 74LS74 双D触发器 74LS85 四位比较器 74LS90 计数器 75140 线路接收器 75141 线路接收器 75142A 线路接收器 75143A 线路接收器 7555 时钟发生器 79MG 四端负稳压器 8051 空调单片机 8338 六反相器 A1011 降噪 ACVP2205-26 梳状滤波视频处理 AD536 专用运放 AD558 双极型8位D-A(含基准电压)变换器AD558 双极型8位D-A(含基准电压)变换器AD574A 12比特A/D变换器 AD650 AD670 8比特A/D变换器(单电源)1995s-2、15 AD7523 D-A变换器1994x-125 AD7524 D-A变换器1994x-126 AD7533 模数转换器1994x-141 AD7533 模数转换器1995s-184 ADC0804 8比特A/D变换器1995s-2、20 ADC0809 8CH8比特A/D 1995s-2、23 ADC0833 A/D变换4路转换器1995s-2 ADC80 12比特A/D变换器1995s-2、8 ADC84/85 高速12比特A/D变换器1995s-2 AG101 手掌游戏机1993x-155 AM6081 双极型8位D-A变换器1994x-127 AMP1200 音频功放皇后1993s-104 AN115 立体声解码1991-135 AN2510S 摄象机寻象器1994x-109 AN2661NK 影碟机视频1995s-45

常用运放电路及其各类比较器电路

常用运放电路及其各类比较器电路

————————————————————————————————作者:————————————————————————————————日期:

彭发喜,制作 同相放大电路: 运算放大器的同相输入端加输入信号,反向输入端加来自输出的负反馈信号,则为同相放大器。 图是同相放大器电路图。 因为e1=e2,所以输入电流极小,输入阻抗极高。 如果运算放大器的输入偏置电流,则 e1=e2 放大倍数: 原理图:

反相比例运算放大电路图: 1号图: 2号图: 反相输入放大电路如图1所示,信号电压通过电阻R1加至运放的反相输入端,输出电压vo通过反馈电阻Rf反馈到运放的反相输入端,构成电压并联负反馈放大电路。R ¢为平衡电阻应满足R ¢= R1//Rf。 利用虚短和虚断的概念进行分析,vI=0,vN=0,iI=0,则 即

∴ 该电路实现反相比例运算。 反相放大电路有如下特点 1.运放两个输入端电压相等并等于0,故没有共模输入信号,这样对运放的共模抑制比没有特殊要求。 2.vN= vP,而vP=0,反相端N没有真正接地,故称虚地点。 3.电路在深度负反馈条件下,电路的输入电阻为R1,输出电阻近似为零。 运算放大器减法电路原理: 图为运放减法电路 由e1输入的信号,放大倍数为R3/R1,并与输出端e0相位相反,所以 由e2输入的信号,放大倍数为 与输出端e0相位相,所以

当R1=R2=R3=R4时e0=e2-e1 加法运算放大器电路: 加法运算放大器电路包含有反相加法电路和同相加法电路. 同相加法电路:由LF155组成。 三个输入信号同时加到运放同相端,其输入输出电压关系式:

LM324及其常用应用电路,用法

LM324 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。324 系列运算放大器是价格便宜的带差动输入功能的四运算放大器。可工作在单电源下,电压范 围是3.0V-32V或+16V. LM324的特点: 1.短跑保护输出 2.真差动输入级 3.可单电源工作:3V-32V 4.低偏置电流:最大100nA(LM324A) 5.每封装含四个运算放大器。 6.具有内部补偿的功能。 7.共模范围扩展到负电源 8.行业标准的引脚排列 9.输入端具有静电保护功能 LM324引脚图(管脚图)

LM324应用电路图: 1.LM324电压参考电路图 2.LM324多路反馈带通滤波器电路图

3.LM324高阻抗差动放大器电路图

4.LM324函数发生器电路图 5.LM324双四级滤波器

6.LM324维思电桥振荡器电路图

7.LM324滞后比较器电路图 LM324引脚图资料与电路应用 LM324引脚图资料与电路应用 LM324资料: LM324为四运放集成电路,采用14脚双列直插塑料封装。,内部有四个运算放大器,有相位补偿电路。电路功耗很小,lm324工作电压范围宽,可用正电源3~30V,或正负双电源±1.5V~±15V工作。它的输入电压可低到地电位,而输出电压范围为O~Vcc。它的内部包含四组形式完全相同的运算放大器,除电源共用外,四组运放相互单独。每一组运算放大器可用如图所示的符号来表示,它有5个引出脚,其中“+”、“-”为两个信号输入端,“V+”、“V-”为正、负电源端,“Vo”为输出端。两个信号输入端中,Vi-(-)为反相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相反;Vi+(+)为同相输入端,表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。 LM324引脚排列见图1。2。 lm124、lm224和lm324引脚功能及内部电路完全一致。lm124是军品;lm224为工业品;而lm324为民品。由于LM324四运放电路具有电源电压范围宽,静态功耗小,可单电源使用,价格低廉等特点, 因此他被非常广泛的应用在各种电路中。《lm324引脚图》

基于AD620芯片的运算放大器

基于AD620芯片的运算放大器 一、设计要求及目的 设计一个简单的运算放大电路,信号输入有效频率2KHz以下,放大倍数250-300之间。为抑制随机噪声,信号放大后再经过一个简单一阶RC低通滤波器,在不损坏有效信号的同时,最大限度滤除噪声。 二、放大电路介绍 放大电路是指增加电信号幅度或功率的电子电路。应用放大电路实现放大的装置称为。它的核心是电子,如、晶体管等。为了实现放大,必须给放大器提供能量。常用的能源是,但有的放大器也利用作为泵浦源。放大作用的实质是把电源的能量转移给。输入信号的作用是控制这种转移,使放大器输出信号的变化重复或反映输入信号的变化。现代中,电信号的产生、发送、接收、变换和处理,几乎都以放大电路为基础。20世纪初,真空的发明和电的实现,标志着电子学发展到一个新的阶段。2040年代末的问世,特别是60年代的问世,加速了电子放大器以至电子系统小型化和微型化的进程。 现代使用最广的是以晶体管(或场效应晶体管)放大电路为基础的集成放大器。大功率放大以及高频、微波的低噪声放大,常用分立晶体管放大器。高频和微波的大功率放大主要靠特殊类型的真空管,如功率三极管或四极管、、速调管、行波管以及正交场放大管等。 三、AD620芯片介绍 AD620是一款低成本、高精度仪表放大器,仅需要一个外部电阻来设置增益,增益范围为1至10000。此外,AD620引脚图采用8引脚SOIC和DIP封装,尺寸小于分立式设计,并且功耗较低(最大电源电流仅1.3 mA),因此非常适合电

池供电的便携式(或远程)应用。AD620具有高精度(最大非线性度40 ppm)、低失调电压(最大50 μV)和低失调漂移(最大0.6 μV/°C)特性,是和传感器接口等精密数据采集系统的理想之选。它还具有低噪声、低输入偏置电流和低功耗特性,使之非常适合ECG和无创血压监测仪等医疗应用。 由于其输入级采用Superβeta处理,因此可以实现最大1.0 nA的低输入偏置电流。AD620在1 kHz时具有9 nV/√Hz的低输入电压噪声,在0.1 Hz至10 Hz 内的噪声为0.28μV峰峰值,输入电流噪声为0.1 pA/√Hz,因而作为前置放大器使用效果很好。同时,AD620的0.01%建立时间为15μs,非常适合多路复用应用;而且成本很低,足以实现每通道一个仪表放大器的设计。 AD620 由传统的三运算放大器发展而成, 但一些主要性能却优于三运算放大器构成的仪表放大器的设计, 如电源范围宽(±2. 3~±18 V ) , 设计体积小, 功耗非常低(最大供电电流仅1. 3 mA ) , 因而适用于低电压、低功耗的应用场合。AD620 的单片结构和激光晶体调整, 允许电路元件紧密匹配和跟踪, 从而保证电路固有的高性能。AD620 为三运放集成的仪表放大器结构, 为保护增益控制的高精度, 其输入端的三极管提供简单的差分双极输入, 并采用β工艺获得更低的输入偏置电流, 通过输入级内部运放的反馈, 保持输入三极管的电流恒定, 并使输入电压加到外部增益控制电阻RG上。AD620 的两个内部增益电阻为 24.7KΩ, 因而增益方程式为 G =49.4 KΩ/RG + 1 对于所需的增益, 则外部控制电阻值为 RG =49.4/(G - 1)kΩ AD620的引脚图如图一所示:

(整理)运算放大器基本电路大全

运算放大器基本电路大全 运算放大器电路大全 我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。 在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。 1.1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC -,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。 绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V,正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。 单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。正电源引脚接到VCC+,地或者VCC-引脚连接到GND。将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。(参见1.3节) 图一

LM324应用电路

LM324应用电路——自制镍氢电池充电器 本文介绍的自制充电器用LM324的4个运算放大器作为比较器,用TL431设置电压基准,用S8550作为调整管,把输入电压降压,对电池进 行充电,其原理电路见图1。其特点是电路简单、工作可靠、无需调整、元器件容易购买等,下面分几个部分进行介绍。 1.基准电压Vref形成 外接电源经插座X、二极管VD1后由电容C1滤波。VD1起保护作用,防止外接电源极性反接时损坏TL431。R3、R4、R5和TL431组成基准电压Vr ef,根据图中参数Vref= 2.5×(100+820)/820=2.80(v),这个数据主要是针对镍氢充电电池而设计(单节镍氢充电电池充满后电压约 为1.40V)。 2.大电流充电 (1)工作原理 接入电源,电源指示灯LED(VD2)点亮。装入电池(参考图片,实际上是用

导线引出到电池盒,电池装在电池盒中),当电池电压低于Vref时,IC1-1输出低电平,VT1导通,输出大电流给电池充电。此时,VT1处于放大状态-这是因为电池电压和-VD4压降的和约为3.2V(假设开始充 电时电池电压约为2.5V),而经VD1后的电压大约5.OV,所以,VT1的发射极-集电极压差远大于0.2V,当充电电流为300mA时,VT1发热比较严重,所以最好用PT=625mW的S8550,或者适当增大基极电阻以减小充电电流(注:由于LM324低电平驱动能力较小,实测IC1-2,IC1-4输出低电平并不是0V,而是约为0.8V)。 (2)充电的指示 首先看IC1-3的工作情况:其同相端1O脚通过R13接Vref,R14接成正反馈,反相端9脚外接电容,并有一负反馈通路,所以,它实际上构成了滞回比较器。刚开始时C2上端没有电压,则IC1-3输出高电平。这个高电平有两个放电通路,一个通路是通过R14反馈到10脚,另一通路是经电阻R15对电容C2充电,当充电的电压高于10脚电压V+ 时,比较器翻转输出低电平;与此同时,由于R14的反馈作用,10脚电压立即下跳到V-,这时,电容C2通过电阻R15放电,当放电的电压小于10脚电压V-时,比较器再次翻转输出高电平,由于R14的反馈作用,10脚电压立即上跳到V+,此后电路一直重复上述过程,因此,IC1-3的输出为频率固定的方波信号。 其次看IC1-4的工作情况:电池电压经R2、R16分压,接IC1-4的12脚,因为R2<

差分运算放大器基本知识

一.差分信号的特点: 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同,相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心,如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分, 差模与公模的定义分别为:Vdiff=(V out+-V out- )/2,Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1,绿色表示的是单端信号的摆 幅,而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下,使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声,提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波,提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二.分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图

常见运放滤波电路

滤波电路 这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。在很多情况中,为了阻挡由于虚地引起的直流电平,在运放的输入端串入了电容。这个电容实际上是一个高通滤波器,在某种意义上说,像这样的单电源运放电路都有这样的电容。设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。如果这个滤波器同时还有放大作用,这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置,这个电容就可以省略。 这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置,如果电路是最后一级,那么就必须串入输出电容。 这里有一个有关滤波器设计的协定,这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。滤波器的实现很简单,但是以下几点设计者必须注意: 1. 滤波器的拐点(中心)频率 2. 滤波器电路的增益 3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值 4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell) 不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即使可能,由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放,这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。或者可以通过几次实验而最终确定下

来。如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器,那么就别无选择,只能使用传统的滤波器,通过计算就可以得到了。 3.1 一阶滤波器 一阶滤波器是最简单的电路,他们有20dB 每倍频的幅频特性 3.1.1 低通滤波器 典型的低通滤波器如图十三所示。

TI常用运放芯片型精编版

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运放的应用实例和设计指南

1.1 运放的典型设计和应用 1.1.1 运放的典型应用 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 图5.2 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; 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。 二阶有源低通滤波 电路的画法和截止频率 2) 运放在电压比较器中的应用

图5.3 电压比较 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R275,R275决定了方波的上升速度。 3) 恒流源电路的设计 如图所示,恒流原理分析过程如下: U5B (上图中下边的运放)为电压跟随器,故V4 V1=; 由运算放大器的虚短原理,对于运放U4A (上图中上边的运放)有: V5 V3=; 而 () 421 2020 V4-Vref V5V R R R ++? =; ()019 1819 0-V2 V3++?=R R R ; 有以上等式组合运算得:Vref V1 V2=- 当参考电压Vref 固定为1.8V 时,电阻R30为3.6Ωk ,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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LM324的波形变换电路(DIY)

集成运放LM324的波形变换电路设计 一、设计目的 1、掌握LM324的应用 2、掌握三角波产生器、加法器、滤波器、比较器的设计 二、设计原理 1、原理:LM324内部包括有四个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器,适合于电源电压范围很宽的单电源使用,也适用于双电源工作模式,在推荐的工作条件下,电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。 2、LM324的特点: 1、内部频率补偿 2、直流电压增益高(约100dB) 3、单位增益频带宽(约1MHz) 4、电源电压范围宽:单电源(3—32V)、双电源(±1.5—±16V) 5、低功耗电流,适合于电池供电 6、低输入偏流、低输入失调电压和失调电流 7、共模输入电压范围宽,包括接地 8、差模输入电压范围宽,等于电源电压范围 9、输出电压摆幅大(0至VCC-1.5V) 3、LM324引脚图 4、LM324内部电路图

三、实验设备与器件 1、基本元件清单 LM324芯片、导线若干、铁丝、14脚插槽、二极管(IN4700A) 电阻: 680、1K 、2K 、3K 、10K 、47K 、20K 、30K 、100K 、1M 电位器 :2K 、10K 、20K 、50K 电容:0.3uF 、0.001uF 、0.1uF 、10uF 电路板 1块 2、实验仪器 直流电源、双踪示波器、数字万用表、信号发生器。 四、设计要求 使用一片通用四运放芯片 LM324组成电路框图见图1(a),实 现下述功能: 使用低频信号源产生)V (2sin 1.001t f u i π=,z f H 5000=的正弦波信号,加至加法器的输入端,加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ,1o u 如图1(b)所示,ms T 5.01=,允许1T 有±5%的误差。

常用芯片型号大全

常用芯片型号大全 4N35/4N36/4N37 "光电耦合器" AD7520/AD7521/AD7530/AD7521 "D/A转换器" AD7541 12位D/A转换器 ADC0802/ADC0803/ADC0804 "8位A/D转换器" ADC0808/ADC0809 "8位A/D转换器" ADC0831/ADC0832/ADC0834/ADC0838 "8位A/D转换器" CA3080/CA3080A OTA跨导运算放大器 CA3140/CA3140A "BiMOS运算放大器" DAC0830/DAC0832 "8位D/A转换器" ICL7106,ICL7107 "3位半A/D转换器" ICL7116,ICL7117 "3位半A/D转换器" ICL7650 "载波稳零运算放大器" ICL7660/MAX1044 "CMOS电源电压变换器" ICL8038 "单片函数发生器" ICM7216 "10MHz通用计数器" ICM7226 "带BCD输出10MHz通用计数器" ICM7555/7555 CMOS单/双通用定时器 ISO2-CMOS MT8880C DTMF收发器 LF351 "JFET输入运算放大器" LF353 "JFET输入宽带高速双运算放大器" LM117/LM317A/LM317 "三端可调电源" LM124/LM124/LM324 "低功耗四运算放大器" LM137/LM337 "三端可调负电压调整器" LM139/LM239/LM339 "低功耗四电压比较器"

LM158/LM258/LM358 "低功耗双运算放大器" LM193/LM293/LM393 "低功耗双电压比较器" LM201/LM301 通用运算放大器 LM231/LM331 "精密电压—频率转换器" LM285/LM385 微功耗基准电压二极管 LM308A "精密运算放大器" LM386 "低压音频小功率放大器" LM399 "带温度稳定器精密电压基准电路" LM431 "可调电压基准电路" LM567/LM567C "锁相环音频译码器" LM741 "运算放大器" LM831 "双低噪声音频功率放大器" LM833 "双低噪声音频放大器" LM8365 "双定时LED电子钟电路" MAX038 0.1Hz-20MHz单片函数发生器 MAX232 "5V电源多通道RS232驱动器/接收器" MC1403 "2.5V精密电压基准电路" MC1404 5.0v/6.25v/10v基准电压 MC1413/MC1416 "七路达林顿驱动器" MC145026/MC145027/MC145028 "编码器/译码器" MC145403-5/8 "RS232驱动器/接收器" MC145406 "RS232驱动器/接收器"

运算放大器基本电路——11个经典电路

运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点。在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大。特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”,希望各位从事电路板维修的同行,看完后有所收获。 遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向放大器,然后得出Vo=-Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!偶曾经面试过至少100个以上的大专以上学历的电子专业应聘者,结果能将我给出的运算放大器电路分析得一点不错的没有超过10个人!其它专业毕业的更是可想而知了。今天,芯片级维修教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。 虚短和虚断的概念 由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB 以上。而运放的输出电压是有限的,一般在10V~14V。因此运放的差模输入电压不足1mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”。开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。 “虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。显然不能将两输入端真正短路。 由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流。故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。显然不能将两输入端真正断路。 在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。我们理解的就是理想放大器(其实在维修中和大多数设计过程中,把实际放大器当做理想放大器来分析也不会有问题)。 好了,让我们抓过两把“板斧”------“虚短”和“虚断”,开始“庖丁解牛”了。

LM324应用电路设计..

电网络实验报告 ——基于运放LM324的波形发生器 指导教师:邵定国 学 生:袁同浩 学 号: 13721244 2013-10-13 上海大学

目录 摘要 (2) 一三角波发生电路 (3) 二正弦信号 (5) 三正弦波和三角波的叠加。 (6) 四滤波环节 (8) 五比较环节 (10) 小结 (12) 附录 (13)

摘要 本文使用LM324芯片的4个集成运算放大器实现了三角波发生电路、同相加法器、二阶RC网络有源滤波器和滞回比较器。每个子电路分别使用一个运放。 首先搭建出三角波发生电路,发出频率为2K HZ峰峰值为4V的三角波,记为;然后用信号发生器发出频率为500HZ、最大值为0.1V的正弦波信号;随后将两个信号送到同相加法器得到信号;再将送入滤波器,将三角波信号滤除,得到正弦信号记为;最后将和三角波信号分别送到滞回比较器的反相端和同相端,进行比较同时输出方波信号。

一 三角波发生电路 三角波发生电路如图1所示。电阻R1和R3构成正反馈,C1和R2构成负反馈。输出电压由5.1V 的稳压管钳位。 R3 图4 三角波发生电路 记运放的同相端和反相端电压分别为:、 。当 大于 时,放大器输出端输出 , 是稳压管电压,实际在5.6V 左右。此时电容C1被充电,电容C1上电压线性增大。反之,电容C1上的电压线性减小。所以可以从C1上取出三角波。 三角波的频率 三角波幅值

其中,是稳压管V1和V2的稳压值。按照要求,f为2kHZ。三角波幅值为2V。 取,R3=10K,R1=5.5K,C1=0.1uF。则可计算得到R2的值: 实际仿真时,进行了微调,最终R2取值4k。仿真结果如图2所示。 图 2 三角波波形

常用运放芯片实物和引脚功能图_TL081-082-084运放引脚功能及贴片封装形式

常用运放芯片实物和引脚功能图_TL081/082/084运放引 脚功能及贴片封装形式 (1)运放芯片的3种型号序列(部分器件有此序列) 如TL081、TL082、TL084,分别为8引脚单运放;8引脚双运放;14引脚四运放集成器件。封装型式一般为塑封双列直插和贴片双列,环列封装形式比较少见。 图1 TL081/082/084运放引脚功能及贴片封装形式 而常见常用,仅为下述两种器件。 世界上有几个人?有两个人,男人和女人,不失为一个智慧的回答。常用运放芯片有几片,只有两片,8脚和14脚的双运放和四运放集成器件(8脚封装单运放器件和环列式封装器件应用较少),把此两种芯片引脚功能记住,检修中就不需要随时去查资料了。

图2 常用运放芯片实物和引脚功能图 如上图。其封装一般为塑封双列直插DIP8/DIP14和塑封贴片工艺封装SO8/SO14两种形式,随着电子线路板小型化精密化要求的提高,贴片元件的应用占据主流,直插式器件逐渐淡出人们的视野。但无论何种封装模式,其引脚功能、次序都是一样的,所以仅需记准8脚(双运放)和14脚(四运放)两种运放的引脚功能就够了。 (2)运放芯片的3种温度序列 任何一种集成IC器件,按应用温度范围不同,都可细分为3种器件,如LM358,实际上有LM158、LM258、LM358三种型号的产品,其引脚功能、内部结构、工作原理、供电电压等等都无差别,仅仅是应用温度范围差异甚大。 LM158 适应工作温度-50℃~125℃,军工用品(1类); LM258 适应工作温度-25℃~85℃,工业用品(2类); LM358 适应工作温度0℃~70℃,农用品(3类)。 单看参数,似乎LM258适用于山东地区,若用于东北地区,其参数有些不足。而LM358仅能适用于江南地区。而事实上并非如此,如低于2类品规格参数被淘汰到3类品的器件,可能是-24℃~84℃温度范围

几种常用集成运算放大器的性能参数解读

几种常用集成运算放大器的性能参数 1.通用型运算放大器 A741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放)及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。μ通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的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。例 2.高阻型运算放大器 ,IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。Ω这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>(109~1012) 3.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。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。4.高速型运算放大器 s,BWG>20MHz。μA715等,其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。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。常见的运放有LM318、 5.低功耗型运算放大器 W,可采用单节电池供电。μA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10μ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。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250 6.高压大功率型运算放大器 A791集成运放的输出电流可达1A。μ运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V, 集成运放的分类 1. 通用型 这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。从客观上判断通用型集成运放,目前还没有明确的统一标准,习惯上认为,在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。由于集成运放特性参数的指标在不断提高,现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。相对而言,在特性

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