运放应用
- 格式:doc
- 大小:134.00 KB
- 文档页数:9
运放典型应用电路一、什么是运放运放,即运算放大器,是一种集成电路芯片,主要用于放大、滤波、求导等信号处理方面。
它的特点是输入阻抗高、输出阻抗低,增益高、带宽宽广,可以通过外接电路改变其工作方式。
二、基本运放电路1. 非反馈式基本运放电路非反馈式基本运放电路由一个差动输入级和一个单端输出级组成。
其中差动输入级由两个晶体管组成,用于将输入信号转换为差模信号;单端输出级由一个共射极晶体管组成,用于将差模信号转换为单端输出信号。
2. 反馈式基本运放电路反馈式基本运放电路在非反馈式基本运放电路的基础上加入了反馈网络。
反馈网络可以改变增益、频率响应等特性,使得运放可以适应不同的应用场合。
三、典型应用电路1. 反相比例放大器反相比例放大器是一种常见的运放应用电路。
它的原理是将输入信号经过一个负反馈网络后再输入到非反相输入端口上。
这样可以实现对输入信号进行负反馈放大,从而达到比例放大的效果。
2. 非反相比例放大器非反相比例放大器与反相比例放大器类似,只是将输入信号输入到非反相输入端口上。
这样可以实现对输入信号进行正反馈放大,从而达到比例放大的效果。
3. 仪表放大器仪表放大器是一种高精度、高稳定性的运放应用电路。
它通过差分输入、高增益、低噪声等设计特点,实现对小信号的高精度测量和处理。
4. 滤波器滤波器是一种常见的运放应用电路。
它通过选择不同的电容和电感组合,可以实现不同类型的滤波功能,如低通滤波、高通滤波、带通滤波等。
5. 稳压电源稳压电源是一种常见的运放应用电路。
它通过反馈网络控制输出电压,使得输出电压保持稳定不变。
稳压电源广泛应用于各种电子设备中。
6. 正弦波振荡器正弦波振荡器是一种常见的运放应用电路。
它通过选择合适的RC组合和反馈网络,可以实现正弦波振荡输出。
正弦波振荡器广泛应用于各种信号发生器中。
四、总结运放是一种功能强大的集成电路芯片,可以应用于放大、滤波、求导等信号处理方面。
不同的运放应用电路具有不同的特点和功能,可以满足各种不同的应用需求。
运放的线性应用原理1. 引言运放(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种重要的电子元件,广泛应用于各个领域,如信号处理、测量仪器、通信系统等。
本文将介绍运放的线性应用原理,包括运放的基本构成和特性,以及其在线性应用中的工作原理。
2. 运放的基本构成•差分输入端:运放具有两个差分输入端,分别标记为非反向输入端(+)和反向输入端(-)。
差分输入端之间的电压差将决定运放的输出。
•输入级:输入级负责放大差分输入的微弱信号,通常采用差分放大电路。
•频率补偿网络:频率补偿网络用于稳定运放的增益和相位特性。
•输出级:输出级负责放大输入级的信号,并驱动负载。
3. 运放的特性•高增益:运放具有很大的开环增益,通常在几千至几百万之间。
•宽带宽:运放的带宽范围较广,能够处理高频信号。
•低输入偏移电压:运放的输入电压差异很小,可以减小误差。
•低输入偏移电流:运放的输入电流差异很小,可以减小误差。
•高输入阻抗:运放的输入阻抗较高,能够准确地接收输入信号。
•低输出阻抗:运放的输出阻抗较低,能够推动负载。
4. 运放的线性应用原理4.1. 非反向放大器非反向放大器是最简单的运放线性应用电路之一。
其电路图如下:+ Vin|R1+------|-----(+)-----------+| |--- Rf Vout| |-------------------------•运放的输出电压Vout等于输入电压Vin乘以放大倍数(1 + Rf / R1)。
•非反向放大器对输入信号不进行相位反转,放大倍数大于1。
4.2. 反向放大器反向放大器是另一种常见的运放线性应用电路。
其电路图如下:+ Vin| +------+--- | || R1 Rf || | || +------+--- || VoutGND•运放的输出电压Vout等于输入电压Vin乘以放大倍数(-Rf / R1)。
•反向放大器对输入信号进行相位反转,放大倍数可以小于1,甚至可以为负值。
运算放大器的作用导读:运算放大器在电路中发挥重要的作用,其应用已经延伸到汽车电子、通信、消费等各个领域,并将在支持未来技术方面扮演重要角色。
接下来我们就看一下运算放大器的作用到底有哪些吧。
1.运算放大器的作用--简介运算放大器,简称运放,是具有很高放大倍数的电路单元。
运算放大器是运用得非常广泛的一种线性集成电路。
而且种类繁多,在运用方面不但可对微弱信号进行放大,还可做为反相、电压跟随器,可对电信号做加减法运算,所以被称为运算放大器。
不但其他地方应用广泛,在音响方面也使用得最多。
例如前级放大、缓冲,耳机放大器除了有部分使用分立元件,电子管外,绝大部分使用的还是集成运算放大器。
而有时候还会用到稳压电路上,制作高精度的稳压滤波电路。
2.运算放大器的作用--结构运算放大器由输入级、中间级、输出级和偏置电路等四部分构成,如下图所示。
它有两个输入端,一个输出端。
输入级:又称前置级,它往往是一个双端输入的高性能差分放大电路。
一般要求其输入电阻高,差模放大倍数大,抑制共模信号的能力强,静态电流小。
中间级:整个放大电路的主放大器,其作用是使集成运放具有较强的放大能力,多采用共射放大电路。
输出级:具有输出电压线性范围宽、输出电阻小、非线性失真小等特点,多采用互补输出电路。
偏置电路:用于设置集成运放各级放大电路的静态工作点,多采用电流源电路。
3.运算放大器的作用运算放大器的作用就是放大信号。
传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路,此电路对于微弱信号的放大,只用单个放大器难以达到好的效果,必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段,而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。
这种同步检测电路类似于锁相放大器结构,包括传感器的方波激励,电流转电压放大器,和同步解调三部分。
需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。
详解运放七大应用电路设计运放(Operational Amplifier,简称OPAMP)是一种高增益、直流耦合、差分放大器电路,常用于各种模拟电路和信号处理电路中。
它具备高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽等特点,适用于各种应用场景。
以下是运放的七大应用电路设计:1. 反相放大器(Inverting Amplifier):用于放大输入信号,但输出信号与输入信号具有180度相位差。
在反相放大器中,输入信号通过一个电阻R1作用在运放的反相端,而反相端还通过一个电阻R2与运放的输出端相连。
这种电路可以得到具有指定放大倍数的输出信号。
2. 同相放大器(Non-Inverting Amplifier):该电路与反相放大器结构类似,但是反相输入引脚和接地相连,而非反相输入引脚通过一个电阻与输出端相连。
同相放大器输出信号与输入信号相位相同。
3. 集成运放比例器(Integrator):该电路可将输入信号积分,输出信号与输入信号成正比。
集成运放比例器的电路还包括一个电容器,它与运放的反相输入端连接。
当输入信号施加到运放的非反相输入端时,电容器开始充电,导致运放的输出电压变化。
4. 集成运放微分器(Differentiator):该电路可对输入信号进行微分,输出信号与输入信号的导数成正比。
微分器电路使用一个电容器连接到运放的反相输入端,而电容器的另一端通过一个电阻与运放的输出端相连。
当输入信号通过电容器时,运放的输出电压变化,产生与输入信号的导数成正比的输出信号。
5. 增益调节器(Gain Adjuster):该电路可以通过改变反馈电阻值Rf来调整放大倍数。
增益调节器电路结合了反相放大器和用变阻器替代常规反馈电阻的电路设计。
通过改变变阻器的阻值,可以调节输出信号的放大倍数。
7. 限幅放大器(Clamp Amplifier):该电路可以将输入信号限制在一个特定范围内,并且不受输入信号的变化影响。
限幅放大器电路使用二极管来限制输入信号的范围。
详解运放七大应用电路设计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应也可以。
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。
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;截止频率为注明,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。
运放实际应用电路运放(Operational Amplifier,简称Op Amp)是一种常用的电子器件,广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点,可以在电路中实现放大、滤波、运算等功能。
本文将介绍运放在实际应用电路中的一些常见应用。
一、反向放大电路反向放大电路是运放的一种基本应用。
它利用运放的高增益特性,将输入信号放大到输出端。
反向放大电路由运放、输入电阻、反馈电阻组成。
输入信号通过输入电阻R1进入运放的反向输入端,同时通过反馈电阻R2反馈到运放的输出端,形成闭环。
根据负反馈原理,运放的输出将调整,使得输入电压与输出电压之间的差异最小化。
通过调整R1和R2的比值,可以实现不同的放大倍数。
二、比较器电路比较器电路是运放的另一种常见应用。
它将两个输入信号进行比较,并输出一个高电平或低电平的信号,用来表示两个输入信号的大小关系。
比较器电路由运放、两个输入电阻和一个输出电阻组成。
其中一个输入信号通过输入电阻R1进入运放的反向输入端,另一个输入信号通过输入电阻R2进入运放的非反向输入端。
当反向输入端的电压大于非反向输入端的电压时,运放输出高电平;反之,输出低电平。
三、积分电路积分电路利用运放的积分特性,将输入信号的积分结果输出。
它由运放、电容和电阻组成。
输入信号通过电阻R1进入运放的反向输入端,同时通过电容C与运放的输出端相连。
当输入信号为脉冲信号时,运放输出的电压将随时间不断积累,形成积分结果。
积分电路在模拟计算、信号处理等领域有广泛应用。
四、滤波电路滤波电路利用运放的高输入阻抗和低输出阻抗特性,实现对信号的滤波功能。
常见的滤波电路有低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
低通滤波器通过选择合适的电容和电阻,将高频信号滤除,只保留低频信号。
高通滤波器则相反,将低频信号滤除,只保留高频信号。
带通滤波器可以选择某个频段的信号进行传递,滤除其他频率的信号。
五、运算放大器运算放大器是一种特殊的运放电路,具有非常高的增益和输入阻抗,可以实现各种数学运算。
什么是运放它在电路中的作用是什么运放,即运算放大器,是一种广泛应用于电子电路中的集成电路元件。
它可以放大电压、电流或功率信号,并在电路中起到各种重要的作用。
本文将介绍什么是运放以及它在电路中的作用。
一、什么是运放运放是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的放大器。
它通过在一个或多个输入端与参考电压之间进行差分放大,将微弱输入信号放大成较大输出信号。
运放通常由多个晶体管和电阻器组成,并且内部具有负反馈电路,以提高其线性性能。
运放有两个输入端(正输入端和负输入端)和一个输出端。
正输入端和负输入端之间的电压差会被放大到输出端,放大倍数由运放的增益确定。
运放可以通过外部电路来调整增益。
此外,运放还具有高共模抑制比,即当输入信号是共模信号时,运放会将其压制,从而提高输出的纯度。
二、运放在电路中的作用1. 放大电压信号运放最常见的作用就是放大电压信号。
它可以将微弱的输入电压信号放大成较大的输出电压信号,以满足电路对信号的放大需求。
在放大过程中,运放提供了高输入阻抗,使得输入信号无损地进入运放电路中。
2. 放大电流信号除了放大电压信号,运放还可以放大电流信号。
通过将电流信号引入到运放的输入端,利用运放的高增益特性,可以得到与输入电流成正比的输出电流信号。
这种特性在许多电路中都有广泛的应用,如电流源、电流传感器等。
3. 滤波和频率调节运放可以与电容和电感等元器件结合使用,构成滤波电路。
通过调整运放的增益和频率响应,可以实现对电路中信号的滤波和频率调节。
例如,低通滤波器可以将高频信号滤除,只保留低频信号;高通滤波器则相反。
4. 信号整形和波形调节在一些特殊的电路中,运放可以起到信号整形和波形调节的作用。
通过调整运放的非线性特性,可以使得输出信号具有更加精确的波形。
这在音频放大器和振荡器等电路中有广泛的应用。
5. 运算和控制电路运放还可以用于运算和控制电路,实现对电压、电流和功率等信号进行精确控制。
例如,通过调整运放反馈电路中的电阻和电容等元器件,可以实现对电路的增益、相移等参数的精确控制,从而满足电路设计的要求。
史上最全的运放典型应用电路及分析运放(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是一种非常重要的电子元件,被广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低和大动态范围等特点,适用于信号放大、滤波、求和、差分运算等各种应用。
下面将介绍几个常见的运放典型应用电路。
1. 基本运算放大器(Inverting amplifier)电路:该电路是运放最基本的应用之一,用于放大信号。
它的输入信号通过一个电阻连接到运放的一个输入引脚(负输入端),另一个输入引脚通过一个反馈电阻与输出端相连。
这样,在负输入端和输出端之间形成一个负反馈回路。
根据负反馈原理,输入信号被放大后反馈到负输入端,并与输入信号相位反向,达到放大输入信号的效果。
2. 非反转放大器(Non-inverting amplifier)电路:与基本运算放大器相比,非反转放大器电路在输入信号的反馈上有所不同。
在该电路中,输入信号直接连接到运放的一个输入引脚(正输入端),另一个输入引脚通过一个电阻与负电源端相连。
输出信号通过一个反馈电阻连接到正输入端。
这样,输出信号经过反馈后加入到正输入端,与输入信号相位相同,实现了对输入信号的放大。
3.滤波电路:运放可用于构建各种滤波电路,如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
滤波器根据频率的不同选择性地削弱或放大信号的不同频段。
例如,低通滤波器能够削弱高频信号,使得输出信号更加接近原始信号的低频部分。
4.增益控制电路:运放可以用于实现可变增益放大器。
通过调节输入信号与反馈电阻之间的比例关系,可以实现对输出信号的不同放大倍数的控制。
这种电路广泛应用于音频设备、通信系统等领域。
5.比较器电路:利用运放的比较特性,可以将其应用为比较器。
比较器通过将待测信号与参考电压进行比较,并给出一个高低电平作为输出信号。
这种电路广泛应用于电压比较、开关控制、实现零点检测等场景。
总而言之,运放的应用非常广泛,可以根据不同的需求设计出各种典型电路。
运放的原理与应用运算放大器(Operational Amplifier,简称Op Amp)是一种重要的电子器件,它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽频带等优点,被广泛应用于各种电子电路中。
运算放大器的基本原理是在其反馈回路中产生一个放大倍数非常高(理论上为无穷大)的放大器,从而实现对输入信号的放大,同时保持输出与输入之差为零,称为虚短。
运放的应用非常广泛,如比较器、振荡器、积分器、微分器等。
运放主要由一个差分输入级和一个输出级组成。
差分输入级由一个差动放大器和一个差分对组成。
差动放大器的作用是输入两个信号,通过差分放大将其放大,并将放大后引出的差模信号进一步放大并输出。
差分对是差动放大器的核心部件,由两个晶体管和相应的偏置电路组成。
当两个输入端的电压相等时,差分对将产生一个零输出电压。
输出级通常由一个晶体管、负反馈网络和输出电阻组成。
晶体管的作用是将输入信号放大,在输出电压达到一定阈值时将其输出。
负反馈网络的作用是将输出信号与输入信号进行比较,并通过反馈调节输入信号的放大倍数。
输出电阻用于提供输出电流。
运放的应用非常广泛,下面简要介绍几种常见的应用:2.加法器(Adder):运放可以将多个输入信号相加,并在输出端给出它们的和。
加法器常用于模拟计算、数值处理等应用。
3.积分器(Integrator):运放的负反馈网络中加入电容器,可以将输入信号进行积分。
积分器常用于滤波、频率响应测量等应用。
4.微分器(Differentiator):运放的负反馈网络中加入电容器,可以将输入信号进行微分。
微分器常用于信号处理、频率响应测量等应用。
5.振荡器(Oscillator):通过将运放的输出信号反馈到其非反相输入端,可以产生稳定的振荡信号。
振荡器常用于时钟信号、正弦信号发生器等应用。
6.电压跟随器(Voltage Follower):运放的非反相输入端与输出端相连,可以实现输入信号的缓冲放大。
电压跟随器常用于信号放大、阻抗匹配等应用。
用运放构成电压跟随器应注意的几个问题(转)2009年05月11日下午 10:38用运放构成电压跟随器的电路,传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完事儿(如图一),而实际电路要复杂的多,稳定性问题不可忽视!本文是在一家日本IC厂家网站上找到的,希望对实际应用有一点帮助。
电压跟随器,顾名思义,就是输出电压与输入电压是相同的,就是说,电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。
电压跟随器的显著特点就是,输入阻抗高,而输出阻抗低,一般来说,输入阻抗要达到几兆欧姆是很容易做到的。
输出阻抗低,通常可以到几欧姆,甚至更低。
在电路中,电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。
因为,电压放大器的输出阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。
在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。
起到承上启下的作用。
应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证。
电压跟随器的另外一个作用就是隔离,在HI-FI电路中,关于负反馈的争议已经很久了,其实,如果真的没有负反馈的作用,相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。
但是由于引入了大环路负反馈电路,扬声器的反电动势就会通过反馈电路,与输入信号叠加。
造成音质模糊,清晰度下降,所以,有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路,试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。
但是,由于放大器的末级的工作电流变化很大,其失真度很难保证。
)图一Q. 用电压跟随器使运算放大器保持稳定,须注意哪些问题?A:对于采用负反馈的放大电路,如何减少振荡以保持稳定,目前尚无定论。
电压跟随器也不例外。
(Fig1.)运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算放大器能够相应地使增加的电压降低。
不过,运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。
当输出和输出之间的相位相差180°时,负输入与正输入正好相同,原本应该减少的输出却得到了增强。
(成为正反溃的状态。
)如果在特定频段陷入这一状态,并且仍然保持原有振幅,那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。
FIg1. 电压跟随器和反馈环路2. 输入输出端出现相位差的主要原因其原因大致可分为两种:1,由于运算放大器固有的特性2,由于运算放大器以外的反馈环路的特性2.1. 运算放大器的特性Fig2a 及Fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益—频率特性和相位—频率特性。
数据手册中也有这两张曲线图。
如图所示,运算放大器的电压增益和相位随频率变化。
运算放大器的增益与反馈后的增益(使用电压跟随器时为0dB)之差,即为反馈环路绕行一周的增益(反馈增益)。
如果反馈增益不足1倍(0dB),那么,即使相位变化180o,回到正反馈状态,负增益也将在电路中逐渐衰减,理论上不会引起震荡。
反而言之,当相位变化180o后,如频率对应的环路增益为1倍,则将维持原有振幅;如频率对应的环路增益为大于1倍时,振幅将逐渐发散。
在多数情况下,在振幅发散过程中,受最大输出电压等非线性要素的影响,振幅受到限制,将维持震荡状态。
为此,当环路增益为0dB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的重要因素,该参数称为相位裕度。
(Fig2b.)如没有特别说明,单个放大器作为电压跟随器时,要保持足够相位裕度的。
注:数据手册注明「建议使用6dB 以上的增益」的放大器,不可用作电压跟随器。
2.2. 运算放大器周边电路对反Array馈环路的影响在实际应用中,构成电压跟随器并非象Fig1.那样简单地将输入端和输出端直接连接在一起。
至少输出端是与某个负载连接在一起的。
因此,必须考虑到该负载对放大器的影响。
例如,如Fig3.所示,输出端和接地之间接电容时,这一容量与运算放大器的输出电阻构成的常数造成相位滞后。
(Fig2b.所示之状态可能变化为Fig2c所示之状态)这时,环路增益在输出电阻和C的作用下降低。
同时,相位和增益之间不再有比例关系,相位滞后成为决定性因素,使反馈环路失去稳定,最糟糕时可能导致震荡。
单纯地在输出端和接地之间连接电容,构成电压跟随器时,每种运算放大器之间的稳定性存在差异。
Fig4.为输入端需要保护电阻的运算放大器可能发生的问题。
为解决Fig3.出现的问题,可采用Fig5.(a)、(b)所示之方法。
(a)图中插入R,消除因CL而产生的反馈环路相位滞后。
(在高频区,R作为运算放大器的负荷取代了CL而显现出来。
) (b)则用C1来消除CL造成的相位滞后。
为解决Fig4.的问题,则可在输入保护电阻上并联一个尺寸适当的电容。
一般被叫做“输入电容取消值”的近似值约为10pF~100pF。
运算放大器放大器的作用:1、能把输入讯号的电压或功率放大的装置,由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。
用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
原理:高频功率放大器用于发射机的末级,作用是将高频已调波信号进行功率放大,以满足发送功率的要求,然后经过天线将其辐射到空间,保证在一定区域内的接收机可以接收到满意的信号电平,并且不干扰相邻信道的通信。
高频功率放大器是通信系统中发送装置的重要组件。
按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种,窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频电路作为输出回路,故又称为调谐功率放大器或谐振功率放大器;宽带高频功率放大器的输出电路则是传输线变压器或其他宽带匹配电路,因此又称为非调谐功率放大器。
高频功率放大器是一种能量转换器件,它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在“低频电子线路”课程中已知,放大器可以按照电流导通角的不同,运算放大器原理运算放大器原理运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,乘法等运算电路中,因而得名。
一个理想的运算放大器必须具备下列特性:无限大的输入阻抗、等于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的共模排斥比的部分、无限大的频宽。
最基本的运算放大器如图1-1。
一个运算放大器模组一般包括一个正输入端(OP_P)、一个负输入端(OP_N)和一个输出端(OP_O)。
图1-1通常使用运算放大器时,会将其输出端与其反相输入端(inverting input node)连接,形成一负反馈(negative feedback)组态。
原因是运算放大器的电压增益非常大,范围从数百至数万倍不等,使用负反馈方可保证电路的稳定运作。
但是这并不代表运算放大器不能连接成正回馈(positive feedback),相反地,在很多需要产生震荡讯号的系统中,正回馈组态的运算放大器是很常见的组成元件。
开环回路图1-2开环回路运算放大器开环回路运算放大器如图1-2。
当一个理想运算放大器采用开回路的方式工作时,其输出与输入电压的关系式如下:Vout = ( V+ -V-) * Aog其中Aog代表运算放大器的开环回路差动增益(open-loop differential gai由于运算放大器的开环回路增益非常高,因此就算输入端的差动讯号很小,仍然会让输出讯号「饱和」(saturation),导致非线性的失真出现。
因此运算放大器很少以开环回路出现在电路系统中,少数的例外是用运算放大器做比较器(comparator),比较器的输出通常为逻辑准位元的「0」与「1」。
闭环负反馈将运算放大器的反向输入端与输出端连接起来,放大器电路就处在负反馈组态的状况,此时通常可以将电路简单地称为闭环放大器。
闭环放大器依据输入讯号进入放大器的端点,又可分为反相(inverting)放大器与非反相(non-inverting)放大器两种。
反相闭环放大器如图1-3。
假设这个闭环放大器使用理想的运算放大器,则因为其开环增益为无限大,所以运算放大器的两输入端为虚接地(virtual ground),其输出与输入电压的关系式如下:V out = -(Rf / Rin) * Vin图1-3反相闭环放大器非反相闭环放大器如图1-4。
假设这个闭环放大器使用理想的运算放大器,则因为其开环增益为无限大,所以运算放大器的两输入端电压差几乎为零,其输出与输入电压的关系式如下:V out = ((R2 / R1) + 1) * Vin图1-4非反相闭环放大器闭环正回馈将运算放大器的正向输入端与输出端连接起来,放大器电路就处在正回馈的状况,由于正回馈组态工作于一极不稳定的状态,多应用于需要产生震荡讯号的应用中。
理想运放和理想运放条件在分析和综合运放应用电路时,大多数情况下,可以将集成运放看成一个理想运算放大器。
理想运放顾名思义是将集成运放的各项技术指标理想化。
由于实际运放的技术指标比较接近理想运放,因此由理想化带来的误差非常小,在一般的工程计算中可以忽略。
理想运放各项技术指标具体如下:1.开环差模电压放大倍数Aod = ∞;2.输入电阻Rid = ∞;输出电阻R od =03.输入偏置电流IB1=IB2=0 ;4.失调电压UIO 、失调电流IIO 、失调电压温漂、失调电流温漂均为零;5.共模抑制比CMRR = ∞;;6.-3dB带宽fH = ∞;7.无内部干扰和噪声。
实际运放的参数达到如下水平即可以按理想运放对待:电压放大倍数达到104~105倍;输入电阻达到105Ω;输出电阻小于几百欧姆;外电路中的电流远大于偏置电流;失调电压、失调电流及其温漂很小,造成电路的漂移在允许范围之内,电路的稳定性符合要求即可;输入最小信号时,有一定信噪比,共模抑制比大于等于60dB;带宽符合电路带宽要求即可。
运算放大器中的虚短和虚断含意理想运放工作在线性区时可以得出二条重要的结论:虚短因为理想运放的电压放大倍数很大,而运放工作在线性区,是一个线性放大电路,输出电压不超出线性范围(即有限值),所以,运算放大器同相输入端与反相输入端的电位十分接近相等。
在运放供电电压为±15V时,输出的最大值一般在10~13V。
所以运放两输入端的电压差,在1mV以下,近似两输入端短路。
这一特性称为虚短,显然这不是真正的短路,只是分析电路时在允许误差范围之内的合理近似。
虚断由于运放的输入电阻一般都在几百千欧以上,流入运放同相输入端和反相输入端中的电流十分微小,比外电路中的电流小几个数量级,流入运放的电流往往可以忽略,这相当运放的输入端开路,这一特性称为虚断。