3.1 集成运算放大器(放大器中的负反馈)
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集成运算放大器中反馈的类型和判别方法作者:周庆华来源:《硅谷》2014年第10期摘要在电子电路中,反馈的应用是极为广泛的,而集成运算放大器(简称集成运放)中引入的负反馈更对其电路的性能有着十分重要的影响。
文章就集成运算放大器中反馈的类型进行了描述,并对反馈的几种不同判别方法进行了研究和总结。
关键词集成运算放大器;反馈;反馈类型;判别方法中图分类号:TN722 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2014)10-0132-021 反馈的分类(类型)将电路输出端输出的电压或者电流的全部或者其中的一部分,通过反馈电路引回到输入端(如图1)称为反馈。
图1反馈根据对输入端信号的增强或者削弱情况,又可以分为正反馈和负反馈两种不同的类型。
若Xd(净输入信号)>Xi(输入信号),即Xf(反馈信号)对集成运算放大器的输入端Xi(输入信号)起到了增强的作用,则此种反馈被称之为正反馈;若Xd(净输入信号)负反馈根据从集成运算放大器输出端引出的方式不同又可以分为电压反馈(或者电流反馈);根据引回到集成运算放大器的输入端形式的不同又可以分为串联反馈(或者并联反馈),最后再根据输出端和输入端不同的引出引入方式组合成四种类型的负反馈,即:电压-并联-负反馈、电流-并联-负反馈、电压-串联-负反馈、电流-串联-负反馈。
2 反馈的判别方法针对集成运算放大器而言,反馈的判别是有一定的步骤的。
首先判断有无反馈;接着判断是正反馈还是负反馈;如果是负反馈,最后再判断负反馈的类型。
2.1 有无反馈的判别方法如果集成运算放大器的输出端和输入端有电路连接,并且反馈电路将输出端的电压或电流引入到输入端,则说明此时的电路有反馈(如图2)。
图2但有一种集成运算放大器的电路需要特别注意,虽然看似有反馈,但实际电路是直接接地的,输出端的信号没有引回到输入端,此时的集成运算放大器电路是没有反馈的(如图3)。
图32.2 正反馈和负反馈的两种判别方法方法一:集成运算放大器正反馈和负反馈的通用判别方法一般采用的是瞬时极性法,具体的判别分成以下三个步骤:①先任意假设集成运算放大器的两个输入端的任一输入端在某一瞬间的极性(假设时可以假设极性为“+”,也可以假设极性为“-”);②根据反相输入端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相反;输出端电位的瞬时极性与反相输入端电位的瞬时极性相反;输出端电位的瞬时极性与同相输入端电位的瞬时极性相同的三个标准(或者直接看集成运算放大器图形的符号,标示“+”相同符号的端口极性相同,标示“+”、“-”不同符号的端口极性相反),标出集成运算放大器另外一个输入端和输出端电位的瞬时极性;③根据反馈电路上所标示出的极性,与输入端标示的极性进行对比,即可以确定反馈类型。
运放负反馈校正电路
运算放大器(简称运放)是模拟电子技术中应用非常广泛的线性集成电路。
在许多应用中,为了提高运放的性能,比如增加带宽、减少失真、提高稳定性等,需要使用负反馈校正电路。
负反馈校正电路是通过将运放的输出信号的一部分通过一个反馈网络送回到反相输入端(即负输入端),以此来形成一个闭合的控制回路。
这样做可以有效降低系统的增益,扩展带宽,改善线性度,减少非线性失真,并且提高运放对温度变化和老化的稳定性。
常见的负反馈校正电路包括比例反馈、积分反馈和微分反馈,分别对应于不同的反馈网络结构。
例如,一个简单的电阻分压网络可以构成比例负反馈,而电容元件的加入则可以构成积分或微分负反馈。
设计时要根据所需的性能指标选择合适的反馈网络配置。
在设计负反馈校正电路时,必须确保环路增益小于1,且相位裕度足够大,以避免自激振荡。
适当的设计和组件选择可以使运放在各种应用中达到最佳性能。
集成运算放大器的主要参数有那些?2 集成运算放大器的主要参数有那些?答:1)开环差模电压增益开环差模电压增益是集成运放无外加负反馈情况下的直流差模增益,一般用对数表示,单位为分贝。
2) 差模输入电阻它是从集成运放两个输入端看进去的动态电阻,它会随着环境温度和频率而变,选用时我们希望输入电阻越大越好。
实际集成运放的输入电阻在兆欧数量级。
3) 输出电阻集成运放在开环工作时,它的输出电压变化量与输出电流变化量之比值。
其值大小可反映运放带负载能力。
通常要求集成运放的开环输出电阻越小越好,典型值一般在几十到几百欧姆之间。
4) 共模抑制比定义为开环差模放大倍数与开环共模放大倍数的比值,一般也用分贝表示。
共模抑制比反映了集成运放抑制共模信号的能力,其值越大,说明运放对共模干扰的抑制能力越强。
5) 输入失调电压理性(理想)的运算放大器,当输入电压u+=u-时,输出电压uo=0。
但实际的运算放大器中,如果要使uo=0,必须在输入端加一个很小的补偿电压,这个假设的电压就是输入失调电压,一般在毫伏数量级,高质量的在1mv以下。
显然它越小越好。
6) 输入失调电压温漂输入失调电压温漂代表输入失调电压的温度系数,是衡量运放温漂的重要指标。
一般运放为每度10~20uV,高质量的低于每度0.5uV。
这个指标往往比失调电压更为重要,因为可以通过调整电阻的阻值人为地使失调电压等于零,但却无法将失调电压的温漂调至零,甚至不一定能使其降低。
7) 输入偏置电流当输入电压为零时,集成运放两输入端静态基极电流的算术平均值。
此值主要取决于集成运放输入极的静态集电极和输入极放大管的β值。
11) 输入失调电流输入失调电流是输入电压为零值时,集成运放两端静态基极电流的差值,反映差动放大管输入电流不对称的程度。
其值越小越好。
12) 输入失调电流温漂代表输入失调电流的温度系数。
一般为每度几纳安,高质量的只有每度几十个皮安。
13) 最大共模输入电压集成运放输入端所加的共模电压超过某个值时,其共模抑制比将显著下降,甚至使集成运放不能维持正常工作,这一电压称为最大共模输入电压,此值的大小,反映了集成运放所能承受的共模干扰能力的大小。
集成运放内部电路原理
集成运算放大器(简称集成运放)是一种将多个电子器件集成在一块单晶硅芯片上的电子器件。
其内部电路原理如下:
1. 输入级:由差分式放大电路组成,利用其对称性可提高电路性能。
2. 中间电压放大级:主要作用是提高电压增益,由多级放大电路组成。
3. 输出级电压增益为1,但为负载提供功率。
此外,集成运放的电路中还包括偏置电路,用于提供偏置电压以及对输入信号交流成分进行放大。
输入信号首先经过隔直电容过滤其直流成分,然后通过直流偏置信号进行放大。
反馈电阻和反向端电阻用于确定放大倍数。
整个电路具有同相输入端P、反相输入端N和输出端O。
当P端加入电压信号时,O端输出同相的电压信号;N端加入电压信号时,O端输出反相的电压信号。
此外,该电路还可以抑制共模信号,当输入信号中含有共模噪声时,将被抑制。
以上信息仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅集成运放相关书籍或咨询专业人士。