史上最全的运放典型应用电路及分析
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LM386低电压音频功率放大器的原理与典型应用电路
一、原理
1.放大器电路
LM386的输入引脚,可以通过调整外部元件电路调整增益,增益范围从20倍到200倍。放大器电路包括输入、放大和输出级,其中输入有一个偏置电压,可以控制输入信号的直流偏置点。输入级接收输入信号,并经过放大级放大,通过负反馈控制放大倍数。
2.功率放大器电路
功率放大器电路主要是通过电阻分压来控制放大倍数,输出级通过高频电容分离耦合,使得直流分量被滤除。功率放大器电路接受放大器电路的输出信号,并经过功率放大,输出给负载。同时,电路还包括一个输出级,用于调整输出电平。
1.单端输入单端输出应用
该电路适用于将单声道音频信号放大输出。其中输入端是音频信号源,通过输入电阻分压至适合的放大范围,然后接入LM386芯片的PIN3引脚。通过调节电阻和电容,设定合适的放大倍数和频率响应。最后,从PIN5引脚获得放大的单声道音频信号,通过耳机等设备输出。
2.双端输入单端输出应用
该电路适用于将双声道音频信号混合后放大输出,适合于立体声音频放大。首先,将左声道音频信号经由电容耦合至LM386芯片的PIN2引脚,右声道信号经由电阻耦合至PIN3引脚。然后,将两路信号通过电流相加,通过Rf电阻反馈至OP-AMP的控制端,使得两路信号进行混音。最后,调节电阻和电容,得到合适的增益和频率响应。
3.平衡差动输入双端输出应用
该电路适用于将左右两个声道信号分别放大输出,实现立体声播放。先将左声道信号通过电容耦合至LM386芯片的PIN2引脚,右声道信号经由电容耦合至PIN3引脚。然后,将两路信号分别通过对应的电阻反馈至OP-AMP的控制端,使得两路信号分别放大输出。最后,通过输出级的电容和电流限制等元件,实现双端输出。
总结:
LM386低电压音频功率放大器的原理基于运放放大器设计,包括放大器电路和功率放大器电路。典型应用电路有单端输入单端输出、双端输入单端输出和平衡差动输入双端输出等,分别适合不同的音频放大需求。通过合理选择外部元件,可以调节增益、频率响应等参数,满足不同音频放大需求。
运放AD797使⽤经验分享,值得运放电路设计借鉴(ZT)~转
前些⽇⼦⼀直在设计我的HIFI WAV播放器的DAC部分时,正好⼿头有⼏颗AD797想⽤上,有感于器件的应⽤,特此匆匆写了此⽂希望与⼴⼤爱好者交流下⼼得。
AD797是AnalogDevice公司出品的⼀颗超低噪⾳低失真单运放,性能出众。有着0.9nV√Hz@1KHz的超低噪⾳,-120db@20KHz的超低失真,以及80uV的输⼊失调电压。优异的性能指标得到了⼴⼤爱好者的追捧,它的⾳质也备受好评。然⽽如此优秀的运放,真的就是包治百病的万灵丹,真的就⽴竿见影,使⾳响脱胎换⾻吗?答案当然是否定的,再好的器件也是需要有⼀定的应⽤限制,离开了电路的整体,单单谈论单⼀器件本⾝是意义不⼤的。⼤家都喜欢⽤AD797,但是您真的了解它,⽤好它了吗?也许您忽视了⼀些重要的细节,这⾥就⼀些问题与⼤家就技术问题做个探讨,为了更好地说明问题,就让AD797与OPA604来个PK吧。(这⾥不去谈论什么听感不听感的,仅就技术细节做分析)
⾸先让我们先来看看它的部分指标吧(都摘⾃其官⽅的DATASHEET⽂档)
datasheet相信每个⼈在运⽤器件之前应该仔仔细细地阅读过,这⾥摆出来做个对照。
第⼀个问题:神话中的AD797真的就能做到超低噪⾳输出吗?
做对⽐的时候⼤家估计⾸先就会对⽐他们在1KHz下的 Input Voltage Noise,在这⾥AD797是0.9nV√Hz,⽽OPA604是10nV√Hz,看起来似乎明显是AD797胜利了。没错!,不过实际应⽤起来果真如此吗,下⾯就搭⼀个常⽤的10倍正向放⼤电路看看。
做⼀下噪声仿真分析:
说明下,图⽰的纵轴是电路Vout端总的输出噪声真有效值电压(Vrms),横轴是频率带宽。
为什么呢?为什么呢?为什么在⼀模⼀样的应⽤环境下号称超低噪声的AD797的输出噪声电压竟然⽐普通的OPA604还要⾼⼀倍还要多呢?!(这⾥不⽤怀疑仿真软件问题,仿真软件都是采⽤官⽅提供SPICE模型来的,国外专业的电⼦⼯程师都是先进⾏仿真后才会进⼊下⼀阶段⼯作,仿真出来的结果跟真实的值是很接近的!)
tl082典型应用电路
TL082是一款双运放芯片,广泛应用于各种电子设备中。它具有高增益、低噪声、高输入电阻和低失调电流等优点,因此在许多典型应用电路中得到了广泛应用。
一、差分放大电路
差分放大电路是TL082的典型应用之一。差分放大电路主要用于信号放大和滤波。它由两个互相反向的输入端和一个输出端组成。TL082的高增益和低噪声特性使得差分放大电路能够有效地放大微弱信号,并减小噪声的影响。
二、滤波器电路
滤波器电路是TL082的另一个典型应用。滤波器电路主要用于信号的滤波和频率选择。根据需要,可以设计低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等不同类型的滤波器电路。TL082的高输入电阻和低失调电流特性使得滤波器电路能够有效地滤除杂散信号,并提取出所需的信号。
三、信号发生器
TL082还可以用于信号发生器电路的设计。信号发生器电路主要用于产生各种波形的信号,如正弦波、方波、三角波等。通过调节电路参数和输入信号,可以实现对信号频率、幅度和相位等的控制。TL082的高增益和低失调电流特性使得信号发生器电路能够产生稳定的、精确的信号波形。
四、比较器电路
比较器电路是TL082的另一个常见应用。比较器电路主要用于信号的比较和判断。通过将TL082的一个输入端连接到参考电压,另一个输入端连接待测信号,可以实现对信号的比较和判断。根据比较结果,可以触发其他电路的工作或控制信号的输出。
五、电压跟随器
电压跟随器电路是TL082的典型应用之一。电压跟随器电路主要用于将输入信号的变化复制到输出端,实现电压跟随的功能。TL082的高输入电阻和低失调电流特性使得电压跟随器电路能够有效地跟随输入信号的变化,并输出相应的电压。
六、积分器电路
积分器电路是TL082的另一个常见应用。积分器电路主要用于信号的积分和求和。通过将输入信号与电容连接,可以实现对信号的积分操作。TL082的高增益特性使得积分器电路能够对微弱信号进行精确的积分,并输出相应的积分结果。
单片仪表放大器
为了满足对更容易应用的仪表放大器的需求,ADI公司研发出单片IC仪表放大器。这些IC包含对如前所述的三运放和双运放仪表放大器电路的改进,同时提供激光微调的电阻器和其它有益於单片IC的技术。由於有源器件和无源器件现在都在同一颗管芯内,所以它们能够精密匹配——这保证了器件提供高CMR。另外,这些器件在整个温度范围内保持匹配,从而保证了在宽温度范围内优良的性能。
IC技术(例如,激光晶圆微调)能够使单片集成电路调整到极高精度并且提供低成本、高量产。单片仪表放大器的另一个优点是它们可以采用尺寸极小、成本极低的SOIC或MSOP封装,适合用於高量产。表1提供一个ADI公司仪表放大器性能快速一览表。
图1. AD8221原理图
一、采用仪表放大器还是差分放大器
尽管仪表放大器和差分放大器有很多共性,但设计过程的第一步应当是选择使用何种类型的放大器。
差分放大器本质上是一个运放减法器,通常使用大阻值输入电阻器。电阻器通过限制放大器的输入电流提供保护。它们还将输入共模电压和差分电压减小到可被内部减法放大器处理的范围。总之,差分放大器应当用於共模电压或瞬态电压可能会超过电源电压的应用中。
与差分放大器相比,仪表放大器通常是带有两个输入缓冲放大器的运放减法器。当总输入共模电压加上输入差分电压(包括瞬态电压)小於电源电压时,应当使用仪表放大器。在最高精度、最高信噪比(SNR)和最低输入偏置电流(IB)是至关重要的应用中,也需要使用仪表放大器。
二、单片仪表放大器内部描述
1、高性能仪表放大器
ADI公司於1971年推出了第一款高性能单片仪表放大器AD520,2003年推出AD8221。这款仪表放大器采用超小型MSOP封装并且在高於其它同类仪表放大器的带宽内提供增加的CMR。它还比工业标准AD620系列仪表放大器有很多关键的性能提高。
图2. AD8221的引脚排列
AD8221是一种基於传统的三运放结构的单片仪表放大器(见图1)。输入三极管Q1和Q2在恒定的电流条件下被偏置以便任何差分输入信号都使A1和A2的输出电压相等。施加到输入端的信号产生一个通过RG、R1和R2的电流以便A1和A2的输出提供正确的电压。从电路结构上,Q1、A1、R1和Q2、A2、R2可视为精密电流反馈放大器。放大的差分信号和共模信号施加到差分放大器A3,它抑制共模电压,但会处理差分电压。差分放大器具有低输出失调电压和低输出失调电压漂移。经过激光微调的电阻器允许高精密仪表放大器具有增益误差典型值小於20ppm并且CMR超过90dB(G=1)。