❶ 電路入門之——運算放大器
運算放大器是一種可以進行數學運算的放大電路。運算放大器不僅可以通過增大或減小模擬輸入信號來實現放大,還可以進行加減法以及微積分等運算。所以,運算放大器是一種用途廣泛,又便於使用的集成電路。
如圖1所示,運算放大器的電路符號有正相輸入端Vin(+)和反相輸入端Vin(-)兩個輸入引腳,以及一個輸出引腳Vout。實際上運算放大器還有電源引腳(+電源、-電源)和偏移輸入引腳等,在電路符號上沒有表示出來。
運算放大器的主要功能是以高增益放大、輸出2個模擬信號的差值。我們將放大2個輸入電壓差的運放稱為差動放大器。當Vin(+)電壓較高時,正向放大輸出。當Vin(-)電壓較高時,負向放大輸出。此外,運算放大器還具有輸入阻抗極大和輸出阻抗極小的特徵。即使輸入信號的差很小,由於運算放大器有極高的放大倍數,所以,也會導致輸出最大或最小電壓值。因此,常常要加負反饋後使用。下面讓我們來看一個使用了負反饋的放大器電路。
如圖2所示,反相放大器電路具有放大輸入信號並反相輸出的功能。「反相」的意思是正、負號顛倒。這個放大器應用了負反饋技術。所謂負反饋,即將輸出信號的一部分返回到輸入,在圖2所示電路中,象把輸出Vout經由R2連接(返回)到反相輸入端(-)的連接方法就是負反饋。
我們來看一下這個反相放大器電路的工作過程。運算放大器具有以下特點,當輸出端不加電源電壓時,正相輸入端(+)和反相輸入端(-)被認為施加了相同的電壓,也就是說可以認為是虛短路。所以,當正相輸入端(+)為0V時,A點的電壓也為0V。根據歐姆定律,可以得出經過R1的I1=Vin/R1。另外,運算放大器的輸入阻抗極高,反相輸入端(-)中基本上沒有電流。因此,當I1經由A點流向R2時,I1和I2電流基本相等。由以上條件,對R2使用歐姆定律,則得出Vout=-I1×R2。I1為負是因為I2從電壓為0V的點A流出。換一個角度來看,當反相輸入端(-)的輸入電壓上升時,輸出會被反相,向負方向大幅度放大。由於這個負方向的輸出電壓經由R2與反相輸入端相連,因此,會使反相輸入端(-)的電壓上升受阻。反相輸入端和正相輸入端電壓都變為0V,輸出電壓穩定。
那麼我們通過這個放大器電路中輸入與輸出的關系來計算一下增益。增益是Vout和Vin的比,即Vout/Vin=(-I1×R2)/(I1×R1)=-R2/R1。所得增益為-表示波形反相。在這個算公式中需要特別注意的地方是,增益僅由R1和R2電阻比決定。也就是說。我們可以通過改變電阻容易地改變增益。在具有高增益的運算放大器上應用負反饋,通過調整電阻值,就可以得到期望的增益電路。
與反相放大器電路相對,圖3所御型示電路叫做正相放大器電路。與反相放大器電路最大的不同是,在正相放大器電路中,輸入波形和輸出波形的相位是相同的,以及輸入信號是加在正相輸入端(+)。與反相放大器電路相同的是,兩個電路都利用了負反饋。
我們來看一下這個電路的工作過程。戚帶首先,通過虛短路,正相輸入端(+)和反相輸入端(-)的電壓都是Vin,即點A電壓為Vin。根據歐姆定律,Vin=R1×I1。另外,運算放大器的兩個輸入端上基本沒有電流,所以I1=I2。而Vout為R1與R2電壓的和,即Vout=R2×I2+R1×I1。整理以上公式可得到增益G,即G=Vout/Vin=(1+R2/R1)。如果撤銷這個電路中的R1,將R2電阻變為0Ω或者短路,則電路變為增益為1的電壓跟隨器。這種電路常用於阻抗變換和緩沖器中。
Comparator也可稱為比較器,比較兩個電壓的大小,然後輸出1(+側的電源電壓,圖示為VDD)或0(-側的電源電壓)。比較器常常用於檢測輸入是否達到規定值。也可以用運算放大器來代替比較器,但一般情鎮仔猜況下使用專用的比較器IC。比較器和運算放大器使用相同電路符號。
比較器電路如圖4所示。我們來看一下這個電路的工作過程。首先應該注意,這個電路中沒有正反饋也沒有負反饋。放大Vin和VREF的差值,從Vout輸出。例如,Vin大於VREF時,放大輸出的Vout上升至+側的電源電壓,達到飽和。Vin小於VREF時,輸出Vout下降至-側電源電壓達到飽和。通過這個動作,Vin和VREF的比較結果在Vout上輸出。實際應用中,一般使圖4電路上產生滯後(用於防止錯誤動作的電壓領域),如圖5,Vin會產生一些噪波,但仍可穩定動作。
負反饋動作中,從輸出返到輸入的信號越大,則輸出越小。於此相反,正反饋中,從輸出返到輸入的信號越大,則輸入越大。當正反饋動作中增益大於1時,電路振盪。將這種振盪合理利用到電路中,就形成振盪電路。圖6的不穩定多諧振盪器就是一個振盪電路。
+側最大值VL和-側最大值VL都是不穩定的,兩個數值不斷變化,因此稱之為不穩定。我們來看看這個電路中的動作。首先,輸出Vout經由R2反饋至正相輸入端(+),這是一個正反饋電路。然後在輸入Vout上應用R3和C,這是一個積分電路。大家可能會覺得積分電路很難,實際上,我們可以將它簡單理解為,輸出在Vout上的電壓的一部分,緩緩儲存到電容器的一個過程電路。在初始狀態中,通過正反饋電路Vout迅速增大並達到最大值(VL)。
然後,通過R3和C構成的積分電路,緩緩增加反相輸入端(-)。經過一定時間,正相輸入端(+)的電壓超過反相輸入端(-)電壓,相當於在差動輸入上輸入負電壓,則Vout在負側上迅速增大達到-VL。Vout變為負,通過R3和C構成的積分電路,反相輸入端(-)電壓緩緩增大。經過一定時間後,反相輸入端電壓超過正相輸入端(+)的電壓,相當於在差動輸入上輸入了正電壓,則Vout向正方向迅速變化。這個過程不斷重復,在Vout交替出現VL和-VL,從而實現振盪電路動作。
❷ 采樣電路為什麼要用運放
理論上都是可以把電壓傳給後面的MCU的。
首先你要知道,運放的特點,對於跟隨版器來說,輸入權阻抗M歐姆級別,輸出阻抗非常小,這種形式非常有利於,從采樣電路得到電壓,並且再傳導給MCU。道理很簡單,串聯電路,電阻大得到電壓就多,就更精確(在運放輸入的時候),電阻小,得到的電壓就少(在運放輸出的時候)。
跟隨器另一個作用,就是隔離采樣電路和MCU控制電路,有很多時候,是需要這種模擬和數字信號隔離的,可以保護MCU電路同時又可以提高傳輸有用信號的效果
除非你直接一個直流信號,已經確定是直流了,不變化,用分壓方法沒問題。
其他的時候,一般不會用電阻分壓的方式直接給MCU電壓。
❸ 基準電源加大電流運放的原因
情況下,在bandgap後面會接運放做一個負反饋,實現穩壓器或電流穩壓器,據說可以提高基準原的性能,我不是很理解,從bandgap出來的電壓很穩定,不管是隨電源電壓變化或是岩脊隨溫度變化都很小,但是加上運放負反饋後出來的電壓就沒那麼穩定,如果說要求的輸出穩定電壓不在1.2V左右,這么用還可以理解,如果要求的輸出電壓就在1.2V左右,這么用有什麼必要,哪方面提高了基準原的性能,請版里的大牛指教一下,謝謝了!
是不是提高驅動能力,運放驅動容性負載
有道理,還有其他的嗎?大家都來探討一下啊
通常的BGR只能提供一個穩定的參考電壓,但是岩者沒有電流驅動能力。
你所說的運放負反饋電路即通常的LDO電路。作為為後級noise-sensitive電路的電源。
一般用來做電流驅動的!
我個人覺得有主要有兩個作用:一是提高驅動能力,同時減粗棗薯少後級電路對基準電壓的干擾。二是電平轉換,很多時候需要的基準電壓不是1.25V。
同意這位的觀點
7# zhaoguolll
驅動級
主要是提高驅動能力,保證穩定性
學習一下
❹ 有源帶通濾波器電路 為什麼要接運放
y有源帶通濾波器是為了克服無源濾波器的缺陷出現的濾波器 ,不僅具有無源濾波器的基本功能 。又增加了至少三個優點
1、輸入電阻增加 能有效利用信號源的輸出信號 ;
2、增大了電路的放大倍數 為負載提供更高的可用信號 ;
3負載的大小以及存在與否 不會對輸出信號產生影響。
帶通濾波器(band-pass filter)是一個允許特定頻段的波通過同時屏蔽其他頻段的設備。比如RLC振盪迴路就是一個模擬帶通濾波器。
帶通濾波器是指能通過某一頻率范圍內的頻率分量、但將其他范圍的頻率分量衰減到極低水平的濾波器,與帶阻濾波器的概念相對。一個模擬帶通濾波器的例子是電阻-電感-電容電路(RLC circuit)。這些濾波器也可以用低通濾波器同高通濾波器組合來產生。
一個理想的帶通濾波器應該有一個完全平坦的通帶,在通帶內沒有放大或者衰減,
有源帶通濾波器電路
並且在通帶之外所有頻率都被完全衰減掉,另外,通帶外的轉換在極小的頻率范圍完成。
實際上,並不存在理想的帶通濾波器。濾波器並不能夠將期望頻率范圍外的所有頻率完全衰減掉,尤其是在所要的通帶外還有一個被衰減但是沒有被隔離的范圍。這通常稱為濾波器的滾降現象,並且使用每十倍頻的衰減幅度的dB數來表示。通常,濾波器的設計盡量保證滾降范圍越窄越好,這樣濾波器的性能就與設計更加接近。然而,隨著滾降范圍越來越小,通帶就變得不再平坦,開始出現「波紋」。這種現象在通帶的邊緣處尤其明顯,這種效應稱為吉布斯現象。
除了電子學和信號處理領域之外,帶通濾波器應用的一個例子是在大氣科學領域,很常見的例子是使用帶通濾波器過濾最近3到10天時間范圍內的天氣數據,這樣在數據域中就只保留了作為擾動的氣旋。
帶通濾波器
在頻帶較低的剪切頻率f1和較高的剪切頻率f2之間是共振頻率,這里濾波器的增益最大,濾波器的帶寬就是f2和f1之間的差值。
❺ VSM025A電壓感測器采樣電路為什麼接DSP時要加運算放大器
加姿野野運放一般不外脊謹乎兩種目的,一為放大提升信號幅度,二為變換阻抗,無論如何都是為了滿足介面信號匹跡喊配之要求。
❻ 為什麼很多采樣電路很喜歡用運放,用運放到底有什麼
運放,1增益很大。輸入阻抗高。輸出阻抗小。所以電路的性能直接由外電路決定。2運放不需要設置靜態工作點。所以電路簡單。
❼ 怎樣在電路里加運放
怎樣在電路里加運放
在電路里加運運放的方法:
1、注意輸入電壓是否超限
是ADI的OP07數據表中的輸入電氣特性的一部分,可以看到在電源電壓±15V的條件下,輸入電壓的范圍是±13.5V,如果輸入電壓超出范圍,那麼運放就會工作不正常,出現一些意料不到的情況。
而有一些運放標注的不是輸入電壓范圍,而是共模輸入電壓范圍,是TI的TLC2272數據表的一部分,在單電源+5V的條件下,共模輸入范圍是0-3.5V.其實由於運放正常工作時,同相端和反相端輸入電壓基本是一致的(虛短虛斷),所以「輸入電壓范圍」與「共模輸入電壓范圍」都是一樣的意思。
2、不要在運放輸出直接並接電容
在直流信號放大電路中,有時候為了降低雜訊,直接在運放輸出並接去耦電容。雖然放大的是直流信號,但是這樣做是很不安全的。當有一個階躍信號輸入或者上電瞬間,運放輸出電喚頌流會比較大,而且電容會改變環路的相位特性,導致電路自激振盪,這是我們不願意看到的。早行
正確的去耦電容應該要組成RC電路,就是在運放的輸出端先串入一個電阻,然後再並接去耦電容。這樣做可以大大削減運放輸出瞬間電流,也不會影響環路的相位特性,可以避免振盪。
3、不要在放大電路反饋迴路並接電容
同樣是一個用於直流信號放大的電路,為了去耦,不小心把電容並接到了反饋迴路,反饋信號的相位發生了改變,很容易就會發生振盪。所以,在放大電路中,反饋迴路不能加入任何影響信號相位的電路。由此延伸至穩壓電源電路,如圖3-2,並接在反饋腳的C3是錯誤的。為了降低紋波,可以把C3與R1並聯,適當增大紋波的負反饋作用,抑制輸出紋波。
4、注意運放的輸出擺幅
任何運放都不可能是理想運放,輸出電壓都不可能達到電源電壓,一般基於MOS的運放都是軌對軌運放,在空載情況下輸出可以達到電源電壓,但是輸出都會帶一定的負載,負載越大,輸出降落越多。基於三極體的運放輸出幅度的相對值更小,有的運放輸出幅度比電源電壓要小2~6V,就是TI的TLC2272在+5V供電的輸出特性,它屬於軌對軌運放,如果用該器件作為ADC采樣的前級放大(如圖4-2),單電源+5V供電,那麼當輸入接近0V的時候,輸入和輸出變得非線性的了。解決的方法是引入負電源,比如在4腳加入-1V的負電源,這樣在整個輸入范圍內,輸出與輸入都是線性的了。
5、注意反饋迴路的Layout
反饋迴路的元器件必須要靠近運放,而且PCB走線要盡量短,同時要盡量避開數字信號、晶振等干擾源。反饋迴路的布局布線不合理,則會容易引入雜訊,嚴重會導致自激振盪。
6、要重視電源濾波
運放的電源濾波不容忽視,電源的好壞直接影響輸出。特別是對於高速運放,電源紋波對運放輸出干擾很大,弄不好就會變成自激振盪。所以最好的運放濾波是在運放的電源腳旁邊加一個0.1uF的去耦電容和一個和睜鄭幾十uF的鉭電容,或者再串接一個小電感或者磁珠,效果會更好。
❽ 運放電路的工作原理
運放電路的工作原理如下:
兩個輸入端a(反相輸入端),b(同相輸入端)和一個輸出端o。也分別被稱為倒向輸入端非倒向輸入端和輸出端。
當電壓U-加在a端和公共端(公共端是電壓為零的點,它相當於電路中的參考結點。)之間,且其實際方向從a 端高於公共端時,輸出電壓U實際方向則自公共端指向o端,即兩者的方向正好相反。
當輸入電壓U+加在b端和公共端之間,U與U+兩者的實際方向相對公共端恰好相同。為了區別起見,a端和b 端分別用「-」和「+」號標出,但不要將它們誤認為電壓參考方向的正負極性。電壓的正負極性應另外標出或用箭頭表示。
運放的輸入電位通常要求高於負電源某一數值,而低於正電源某一數值。經過特殊設計的運放可以允許輸入電位在從負電源到正電源的整個區間變化,甚至稍微高於正電源或稍微低於負電源也被允許。這種運放稱為軌到軌(rail-to-rail)輸入運算放大器。
運算放大器的輸出信號與兩個輸入端的信號電壓差成正比,在音頻段有:輸出電壓=A0(E1-E2),其中,A0 是運放的低頻開環增益(如 100dB,即 100000 倍),E1 是同相端的輸入信號電壓,E2 是反相端的輸入信號電壓。
❾ 功放前級加運放有什麼用
❿ 運放電路的工作原理
運放電路的工作原理是把被控制的非電量(如溫度、轉速、壓力、流量、照度等)用感測器轉換為電信號,再與給定量比較,得到一個微弱的偏差信號。因為這個微弱的偏差信號的幅度和功率均不足以推動顯示或者執行機構,所以需要把這個偏差信號放大到需要的程度,再去推動執行機構或送到儀表中去顯示。
內部原理是有5個引腳,分為正電源跟負電源,兩個輸入和一個輸出,輸入會有兩個電壓,輸入之後就會產生一個電壓差,電壓差加在輸入電阻上面,裡面還有一個壓控電壓源,它會把收到的一個小電壓放大G倍,這個增益是非常非常大的,然後再通過一個內部的輸出電阻輸出出去,那麼就可以得到一個被放大的電壓。如果輸入的兩個電壓差異比較大,又沒有一個反饋的話,那麼就會形成一個電壓比較。如果上面輸入的電壓比較大的話,那就會導致增益的結果電壓特別大,則會達到一個電壓的上限。如果上面的電壓比下面的要小一點的話,那麼這里就會出現一個下限的電壓值接近於負電壓的值。因此,反饋在這個電路中是非常重要的,加上反饋後,輸入的電壓就會構成一個比較正常的數學關系,這也是運放最常見的使用方法。