7-4运放的典型电路

4～20ma恒流输出电路分析1，电路概括一些传感器仪表电路，变送器电路中经常用到4～20ma可调恒流输出，本文将为您提供一个廉价简洁的方案，其中包括电路使用说明，电路灵活变通方法，电路计算分析等详细介绍。

2，电路说明电路分为三部分：A，输入部分：输入部分由0～2ma信号源经过R5形成一个“0～1V”的可变电压然后送入前级放大电路U1A，这个输入跟后级电路成线性关系，当输入变化时输出可实现“4～20ma”输出的变化。

输入电路形式可根据实际应用调整变化，只要能产生线性变化的直流电压即可送入前级放大电路，得出的结果是一样的，B，前级放大电路：LM358有两个运算放大器通道，我们用一个作为前级放大电路，前级放大电路由“R7，R9”组成的负反馈比例放大电路，其主要的作用是将“0～1V”的电压放大到“0～11V”，至于为什么要放大到这个电压我们后面再介绍，此处先埋下来。

C，恒流电路恒流电路是由LM358组成的另一个负反馈放大器，其主要作用是在“特定的阻抗”上面产生“特定的电压”，当阻抗和电压固定，那么电流即为恒定。

在固定电阻上面产生固定的电压这也是恒流源设计的核心，掌握了这一点就可以灵活设计各种恒流电路。

通常运算放大器的输出能力很小，所以电路中的三极管Q1起到扩流的作用。

3，电路计算分析A，图中输入为“0～2ma”，根据运算放大器虚断的分析R1上面不过电流，所以“0～2ma”电流全部经过R5到地，设置输入的“0～2ma”为电流i。

得出“0<=V1<=1V”，公式参考如下：V=Iin5*1RB，根据运算放大器虚短可得V2=V1，即“0V<=V2<=1V”，公式如下：V=2V1C ， 根据运算放大器虚断，V2处无电流流入运放，即R7和R9的电流值相同，得出V3的电压为“0V<=V3<=11V ”，公式如下：92*)97(392)97(31R V R R V R V R R V i +=Þ=+=将B 公式带入上式，求出V3与V1的关系： 1*1191*)97(3V R V R R V =+=将A 式带入上式，求出V3与Iin 的关系：5**111*113R Iin V V ==D ， 根据运算放大器虚断，所以V4无电流流入运算放大器，我们设置V7为已知变量，则可以求出V4的电压，公式如下：34*)42()37(4V R R R V V V ++-=E ， 根据运算放大器虚断，所以V5无电流流入运算放大器，我们设置V8为已知变量，则可以求出V5的电压，公式如下：12*)1211(85R R R V V +=F ， 根据运算放大器虚短，所以有V4=V5，我们将“D ，E ”的公式带进去，然后解一下方程，公式如下：3*02.07812*)1211(834*)42()37(54V V V R R R V V R R R V V V V =-Þ+=++-Þ= G ， 我们前面有讲到恒流源的核心就是有固定的电压在固定的电阻上面就可以产生恒定的电流，那么我们R8-R7的差值恒定，那么是不是可以认为R10上面的电压恒定呢，而这个阻值也是不变的，所以就得出来恒流了，下面我们将公式补全：10)78(R V V i -=我们将F 公式中V8-V7的值带入上式，得出来输出电流和V3的关系：3*002.010)3*02.0(V R V i ==我们将C 式带入上式，得出输出电流i 与Iin 的关系：Iin R Iin i *115**11*002.0==即输出电流的范围为“0ma<= I <=22ma ”.4， 电路分析图中电路是应用在输入“0～2ma ”，输出“4～20ma ”的电路中，输入部分“0～20ma ”是线性变化可调的，所以输出电流也是线性变化可调整的，所以应用在变送器或者仪表电路中最为合适。

由图知
Xi + – Xf F Xid A Xo
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& 基 本 放 大 电 路 A = Xo & & X id 增益(开环增益 开环增益） 增益 开环增益 ）
反馈系数
& Xf & F= & Xo
& 负反馈放大电路 & Xo AF = & 增益(闭环增益 闭环增益） 增益 闭环增益） Xi & Xo & 所以 AF = & Xi
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• 四种负反馈组态的特点
1） 电压串联负反馈 ） RL↓ vO↓ vO↑ 输入端有 -vI+ vID + vF =0 即 vID = vI -vF vF↓
vID ↑
电压负反馈： 电压负反馈：稳定输出电压 串联反馈：输入端电压求和（ 串联反馈：输入端电压求和（KVL） ）
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• 四种负反馈组态的特点
2） 电流并联负反馈 ） RL ↑ iO↓ iO↑ 输入端有 iI - iID - iF =0 即 iID = iI -iF iF↓ iID ↑
电流负反馈： 电流负反馈：稳定输出电流 并联反馈：输入端电流求和（ 并联反馈：输入端电流求和（KCL） ） 其他两种组态有类似的结论。 自己归纳 自己归纳) 其他两种组态有类似的结论。(自己归纳
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作业
• P226: 7.2.2
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7.3 负反馈放大电路增益的一般表达式 7.3.1 负反馈放大电路的方框图 • 构成 • 信号的单向化传输 • 开环时反馈网络的负载效应 7.3.2 负反馈放大电路增益的一般表达式 • 表达式推导 • 反馈深度的讨论 • 环路增益

>VZ
说明稳压管DZ已经导通，假定不正确，V0=VZ=6V。
由于IZmin<IZ<IZmax，说明稳压管DZ已经导通，并且能正常工作。
（2）当负载开路时，稳压管中的电流等于限流电阻中的电流，即
>IZmax
稳压管将因功耗过大而损坏。
2-16在测试电流为28mA时稳压管的稳压值为9.1V，增量电阻为5Ω。求稳压管的VZO，并分别求电流为10mA和100mA时的稳压值。
解：（1）根据
其中
（2）如果流向负载的电流为1mA，则流过二极管的电流为
则
所以输出电压的变化为：
2-7在题2-7图所示电路中，设二极管为理想的，试判断图中各二极管是否导通，并求VAO值。
解：根据题意，电路中的二极管都是理想的。
（a）二极管D不通
（b）D导通
（c）D1导通，D2不通
（d）D1、D2均导通，则
（3）求该放大器的通频带 。
（4）放大器输入信号 时，是否会产生频率失真？请说明原因。
（5）放大器输入信号 时，是否会产生频率失真？请说明原因。
答：
（1）
（2） ，
（3）
（4）单一频率的信号，不会产生频率失真；
（5）不同频率信号的放大倍数不同，会产生频率失真
6-10已知某放大电路的的电压放大倍数为 。
（1）求解 ；
（2）画出波特图。
答：
6-11已知某放大电路的波特图如图P6-11所示，试写出电压放大倍数 的表达式。
图P6-11
答：
6-12阻容耦合放大器幅频特性如图P6-12，问：
图P6-12
（1）给放大器输入 ， 的正弦信号时，输出电压 为多少？
（2）给放大器输入 ， 的正弦信号时，输出电压 为多少？

uI/V
15 6.8 0 -4.8
t
-15
解：滞回比较器
RF R2 uT U REF uZ 6.8V R2 +RF R2 +RF
uo/V
7
0 -7
t
RF R2 uT U REF uZ 4.8V R2 +RF R2 +RF
RF R2 U REF U Z 7.3V 解：U T+ R2 RF R2 RF RF R2 U T- U REF U Z 3.3V R2 RF R2 RF
D U T U T+ U T 4V
uo/V
6
0
-6
3.3
7.3
uI/V
传输特性
8-10 图示的正向输入端滞回比较器电路，试估算其两 个门限电平UT+和UT-以及门限宽度DUT的值，并
（b） R R 1 4 0.8
4 4 4 uo uI1 + uI2 uI3 1 4 1 4uI1 uI2 4uI3
7-16 在图中，设A1、A2、A3、A4均为理想运放； ① A1、A2、A3、A4各组成何种基本运算电路？
② 分别列出uo1、uo2、uo3和uo4与输入电压uI1、uI2、
0 -7
t
②稳压管的稳压值UZ=±7V ，且参考电压UREF=6V，
R1=R2=10k；
uI/V
15 0 -6 –15
t
uo/V
解：单限比较器
R1 UT U REF 6V R2
7
0 –7
t
③稳压管的稳压值UZ=±7V ，且参考电压UREF=6V，
R1=8.2k，R2=50k， RF=10k 。