(10讲)运算放大器应用设计的几个技巧

运算放大电路,如何设计,差分放大电路
运算放大电路设计：
1. 确定运放的类型和供电电压：根据实际需要选择不同的运放类型，确定供电电压的范围。

2. 确定电路的放大倍数：根据输入信号和输出信号的幅值比较确定放大倍数。

3. 选择外围元件：根据运放的要求，选择尽可能符合条件的电容、电阻等元件。

4. 根据电路要求设计布局：合理布置电路元件，避免串扰和杂音。

差分放大电路设计：
1. 确定输入信号类型和幅值范围：根据实际需要确定差分放大电路输入信号的种类和幅值范围。

2. 确定放大倍数：根据输入信号和输出信号的幅值比较，确定差分放大电路的放大倍数。

3. 选择运放和外围元件：根据放大倍数和功耗等要求，选择适合的运放和外围元件。

4. 设计布局：根据电路稳定性和电磁兼容性要求，设计合理的元件布局和接线方式。

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。

如何使用电路中的运算放大器运算放大器是电子电路中常见的一种器件，它具有放大信号和进行基本运算的功能。

在很多电子设备和应用中，运算放大器都扮演着重要的角色。

本文将介绍如何正确地使用电路中的运算放大器。

一、运算放大器的基本原理运算放大器是一种差分放大器，具有两个输入端口和一个输出端口。

它的输出电压与两个输入电压之间的差值成正比。

在理想情况下，运算放大器的增益非常大，并且具有无限输入阻抗和无限输出阻抗。

运算放大器通常由多个晶体管组成，内部电路复杂，但我们只需要关注其基本工作原理和使用方法。

二、运算放大器的基本电路连接使用运算放大器时，一般需要将其正确地连接到其他电子元件和电源。

下面是运算放大器的基本电路连接方式：1. 差分放大器电路差分放大器是运算放大器最基本的电路连接方式。

它利用了运算放大器的差分放大特性，可以对输入信号进行放大。

差分放大器的电路图如下：```+In|+---|>|-----+| |R2 || |-In R3 || |GND ||-Out```在差分放大器电路中，R1、R2、R3 分别表示连接到运算放大器输入端口的电阻。

这个电路连接方式常用于放大信号和进行模拟运算。

2. 增益放大器电路增益放大器是运算放大器的另一种常见电路连接方式。

它可以调节输入和输出之间的增益，以满足具体的应用需求。

增益放大器的电路图如下：```+InR1+---|>|-----+| |R2 || |GND ||-Out```在增益放大器电路中，R1、R2 分别表示连接到运算放大器输入端口的电阻。

通过调节这两个电阻的比例，可以改变放大器的增益大小。

三、运算放大器的使用注意事项在使用运算放大器时，需要注意以下几个方面：1. 供电电压：运算放大器需要外部供电电压，一般为正负双电源。

供电电压应在运算放大器的工作电压范围内，过高或过低都可能导致电路运行不正常。

2. 输入电压范围：运算放大器有一个输入电压范围，超出这个范围可能会导致输出失真。

使用运算放大器有哪些经验技巧？这套内容把所有要点讲全了！来源：电子发烧友网运算放大器，对于学工科的学生来说是一个耳熟能详的词。

运算放大器作为最通用的模拟器件，广泛运用于信号变换调理、ADC采样前端和电源电路等场合。

大家在学习模电课程的时候，都已经学会了运放的设计。

然而在使用运放的时候，又有哪些需要注意的呢？1、注意输入电压是否超限图1-1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分，可以看到在电源电压±15V的条件下，输入电压的范围是±13.5V，如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。

图1-1而有一些运放标注的不是输入电压范围，而是共模输入电压范围，如图1-2是TI的TLC2272数据表的一部分，在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时。

同相端和反相端输入电压基本是一致的（虚短虚断），所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。

图1-2* 学习关于运放重要参数的计算、测量，并在运放中反馈的计算总结，文章末尾有相关运放实战训练视频，想学习的童鞋们继续往下看。

2、不要在运放输出直接并接电容在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容（如图2-1）。

虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。

当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡，这是我们不愿意看到的。

正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容（如图2-2）。

这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。

3、不要在放大电路反馈回路并接电容如图3-1所示，同样是一个用于直流信号放大的电路，为了去耦，不小心把电容并接到了反馈回路，反馈信号的相位发生了改变，很容易就会发生振荡。

所以，在放大电路中，反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。

如何正确使用运放（操作放大器）运放（操作放大器）是一种常用的电子元件，广泛应用于各种电子电路中。

它能够将电压或电流信号放大，并能够提供稳定的增益和输出功率。

正确使用运放是保证电路正常运行和信号质量的关键。

本文将介绍如何正确使用运放，并提供一些实用的技巧和注意事项。

一、基本原理与结构运放是一种有各种输入输出端口的放大器。

它一般由差分放大器、电压放大器、输出级等组成。

差分放大器可将差分信号放大，电压放大器可以将单端信号放大，输出级则用于输出电压或电流信号。

运放通常具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、宽带宽等特点。

二、正确连接运放1. 供电电源：运放需要供应正负极性的电源。

通常，正极接高电位，负极接地或低电位。

供电电源需要具备足够的电流输送能力，以保证运放正常工作。

2. 输入信号源：输入信号源可以是电压源或电流源。

对于电压信号源，应将信号源的正极连接到非反向输入端，负极连接到反向输入端。

对于电流信号源，应将信号源接在反向输入端，确定好输入信号的极性。

3. 反馈电阻：为了保证运放的稳定性和增益一致性，通常会加入反馈电阻。

根据需要选择合适的电阻值，并正确连接在非反向输入端和输出端之间。

4. 输出连接负载：运放的输出端一般需要连接负载才能够发挥作用。

根据实际需求选择合适的负载，并正确连接在输出端。

5. 接地与阻容连接：为了提供稳定的工作环境，应将运放的金属外壳接地，并根据需要使用适当的阻容进行滤波。

三、运放的基本应用1. 增益放大：运放可以将输入信号放大到所需的幅度，并提供稳定的增益。

通过调整反馈电阻的值，可以改变运放的增益。

注意选择合适的电阻值范围，避免过大或过小，以保证运放工作在有效范围内。

2. 滤波：运放可以通过反馈电阻和电容实现滤波功能。

根据需要选择合适的电容值和电阻值，并正确连接在输入端和反馈电阻之间，以实现低通、高通、带通等滤波效果。

3. 符号放大：运放可以反相输入信号，并将其放大输出，起到符号放大的作用。

电子设计中的运算放大器设计运算放大器是电子设计中常用的元器件之一，它可以用来放大电压、电流或功率信号，常被应用于滤波器、放大器、比较器和其他电路中。

在电子设计中，正确设计和应用运算放大器至关重要，以下将介绍一些在电子设计中运算放大器设计的基本原则和注意事项。

首先，选择合适的运算放大器是设计过程中的关键一步。

不同的运算放大器具有不同的性能指标，如增益、带宽、输入偏置电压等。

根据设计需求，选择合适的运算放大器非常重要，可以最大限度地满足设计要求。

同时，还需要考虑运算放大器的功耗、失真等指标，以保证设计的稳定性和性能。

其次，在设计中需要正确理解运算放大器的工作原理。

运算放大器通常具有高输入阻抗、低输出阻抗和高增益等特点，但也存在一些非理想因素，如有限的带宽、输入偏置电压等。

设计时需要考虑这些非理想因素，合理选择参数和配置电路，以最大限度地减小误差和失真。

另外，运算放大器的负反馈是设计中常用的技术手段。

通过负反馈可以调节放大器的增益、带宽和稳定性，提高电路性能。

在设计中，需要合理选择反馈电阻和电容的数值和布局，以满足设计要求。

同时，还需要注意负反馈的稳定性和相位裕度，保证电路的可靠性和性能。

此外，在电子设计中还需要考虑运算放大器的电源和接地问题。

运算放大器的稳定性和性能与电源和接地的质量密切相关，不良的电源和接地会导致电路的不稳定和失真。

因此，在设计中需要合理设计电源和接地网络，减小噪声和干扰，提高电路的性能和稳定性。

最后，在设计中还需要考虑运算放大器的温度漂移和温度稳定性。

运算放大器的性能会随着温度的变化而变化，特别是在一些高精度的应用中，温度漂移会成为一个重要因素。

因此，在设计中需要选择具有良好温度稳定性的运算放大器，或者采取其他措施来抵消温度的影响，保证电路的准确性和稳定性。

综上所述，电子设计中的运算放大器设计是一个重要且复杂的过程，需要考虑到许多因素。

正确选择运算放大器、理解其工作原理、应用负反馈技术、处理电源和接地问题以及考虑温度稳定性等，都是设计中需要注意的关键问题。

电路中的运算放大器设计与运算放大器技术电路中的运算放大器是一种应用广泛的电子设备，能够将输入信号放大并输出。

运算放大器的设计和技术在现代电子领域中起到了至关重要的作用。

在本文中，我们将探讨电路中的运算放大器设计及其技术细节。

首先，让我们来了解一下运算放大器的基本原理。

运算放大器是一种差模放大器，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。

它由多个晶体管和电阻器组成，能够将微弱的输入信号放大到较高的幅度。

运算放大器通常有一个非反相输入端和一个反相输入端，以及一个输出端。

在运算放大器的设计中，有几个关键的技术要点需要考虑。

首先是电源电压的选取。

电源电压的选择需要根据具体的应用场景和性能要求来确定。

较高的电源电压能够提供更高的增益，但也会增加功耗和散热的困难。

因此，在设计过程中需要综合考虑功耗、散热和性能之间的平衡。

其次，输入和输出电阻的匹配也是一个重要的设计考虑因素。

输入电阻越大，可以在电路中引入更小的干扰，从而提高信号的纯净度。

而输出电阻越小，可以更好地驱动后级负载，减小信号失真。

因此，设计中需要采用合适的电阻器来实现输入和输出电阻的匹配。

还有一个重要的设计技术是运算放大器的频率响应。

在实际应用中，运算放大器需要能够处理不同频率范围内的信号。

频率响应的设计包括选择合适的电容和电感来滤除高频和低频的干扰。

同时，设备还需要具备高增益的特性，以保证信号放大的一致性。

另外，运算放大器的负反馈技术也是电路设计中的重要一环。

通过负反馈技术，可以有效地控制放大器的增益和输出功率，提高电路的稳定性，并且减少非线性失真。

负反馈技术的运用需要合理选择反馈电阻和电容，以及设计合适的反馈网络。

除了以上几个关键技术点，电路中的运算放大器设计还需要考虑功耗、温度特性、尺寸和成本等方面的因素。

功耗的控制可以通过合理布局和选取低功耗元件来实现。

温度特性的设计需要选择合适的元件以保证仪器在不同温度下的可靠性。

对于尺寸和成本的考虑，需要根据实际需求选择合适的封装和材料。

运算放大器应用设计的几个技巧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。

在运算放大器的实际应用中，设计工程师经常遇到诸如选型、供电电路设计、偏置电路设计、PCB设计等方面的问题。

在电子工程专辑网站举行的《运算放大器应用设计》专题讨论中，圣邦微电子有限公司总裁张世龙先生应邀回答与工程师进行互动。

我们也基于此专题讨论，总结出了运算放大器应用设计的几个技巧，以飨读者。

一、如何实现微弱信号放大？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，在这种应用中，一个典型的问题是传感器提供的电流非常低，在这种情况下，如何完成信号放大？张世龙指出，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。

他表示，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。

另外同步解调需选用双路的SPDT模拟开关。

另有工程师朋友建议，在运放、电容、电阻的选择和布板时，要特别注意选择高阻抗、低噪声运算和低噪声电阻。

有网友对这类问题的解决也进行了补充，如网友“1sword”建议：1)电路设计时注意平衡的处理，尽量平衡，对于抑制干扰有效，这些在美国国家半导体、BB(已被TI收购)、ADI等公司关于运放的设计手册中均可以查到。

2)推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来(开个小模具)，金属体接电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。

3)对于传感器输出的nA级，选择输入电流pA级的运放即可。

如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。

仪表放大器当然最好了，就是成本高些。

4)若选用非仪表运放，反馈电阻就不要太大了，M欧级好一些。

否则对电阻要求比较高。

后级再进行2级放大，中间加入简单的高通电路，抑制50Hz干扰。

运放放大电路设计与优化技巧运放（Operational Amplifier，简称Op Amp）是电子电路中常用的一种集成电路元件，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。

在实际应用中，运放放大电路被广泛应用于信号处理、滤波、放大等领域。

本文将讨论运放放大电路的设计与优化技巧，以帮助读者更好地理解和应用这一电路。

一. 运放放大电路基本原理运放放大电路是由运放和其他电路元件组成的，其中运放起到放大信号的作用。

常见的运放放大电路有反馈放大电路、有源载荷放大电路和电压跟随器等。

不同的电路拓扑结构适用于不同的应用场景，因此在设计和优化电路时需要根据实际需求选择合适的电路结构。

二. 运放放大电路设计技巧1. 选择合适的运放器件：根据设计要求选择适合的运放器件，考虑增益、带宽、输入输出阻抗等参数。

不同的器件性能有所差异，选择适合的器件对电路性能至关重要。

2. 电路的输入输出参数的匹配：在设计运放放大电路时，需要保证电路的输入和输出参数之间的匹配。

例如，输入信号的幅度应适应运放的输入电压范围，输出负载的阻抗应与运放输出端的驱动能力相匹配。

3. 运放的反馈网络设计：反馈网络是运放放大电路中重要的部分，能够影响电路的增益、稳定性和带宽等性能。

针对不同的应用需求，可以选择不同类型的反馈网络，如电压反馈、电流反馈、电阻反馈等。

4. 噪声抑制与滤波设计：在一些高精度的应用中，噪声抑制与滤波是一个关键的设计问题。

通过合理选择元件、电路结构和滤波器的设计，可以有效地降低噪声干扰，提高电路的信噪比和性能。

5. 电源设计：电源电压的稳定和纹波对运放放大电路的性能影响较大。

在设计时需要考虑电源电压的选择和滤波电路的设计，以减小电源带来的干扰，并确保运放能够正常工作。

三. 运放放大电路优化技巧1. 最小化噪声和失真：运放放大电路中的噪声和失真会对信号质量产生影响。

通过选择低噪声的运放器件、优化电路布局、合理选择元件等手段，可以有效降低噪声和失真。