❶ 电路入门之——运算放大器
运算放大器是一种可以进行数学运算的放大电路。运算放大器不仅可以通过增大或减小模拟输入信号来实现放大,还可以进行加减法以及微积分等运算。所以,运算放大器是一种用途广泛,又便于使用的集成电路。
如图1所示,运算放大器的电路符号有正相输入端Vin(+)和反相输入端Vin(-)两个输入引脚,以及一个输出引脚Vout。实际上运算放大器还有电源引脚(+电源、-电源)和偏移输入引脚等,在电路符号上没有表示出来。
运算放大器的主要功能是以高增益放大、输出2个模拟信号的差值。我们将放大2个输入电压差的运放称为差动放大器。当Vin(+)电压较高时,正向放大输出。当Vin(-)电压较高时,负向放大输出。此外,运算放大器还具有输入阻抗极大和输出阻抗极小的特征。即使输入信号的差很小,由于运算放大器有极高的放大倍数,所以,也会导致输出最大或最小电压值。因此,常常要加负反馈后使用。下面让我们来看一个使用了负反馈的放大器电路。
如图2所示,反相放大器电路具有放大输入信号并反相输出的功能。“反相”的意思是正、负号颠倒。这个放大器应用了负反馈技术。所谓负反馈,即将输出信号的一部分返回到输入,在图2所示电路中,象把输出Vout经由R2连接(返回)到反相输入端(-)的连接方法就是负反馈。
我们来看一下这个反相放大器电路的工作过程。运算放大器具有以下特点,当输出端不加电源电压时,正相输入端(+)和反相输入端(-)被认为施加了相同的电压,也就是说可以认为是虚短路。所以,当正相输入端(+)为0V时,A点的电压也为0V。根据欧姆定律,可以得出经过R1的I1=Vin/R1。另外,运算放大器的输入阻抗极高,反相输入端(-)中基本上没有电流。因此,当I1经由A点流向R2时,I1和I2电流基本相等。由以上条件,对R2使用欧姆定律,则得出Vout=-I1×R2。I1为负是因为I2从电压为0V的点A流出。换一个角度来看,当反相输入端(-)的输入电压上升时,输出会被反相,向负方向大幅度放大。由于这个负方向的输出电压经由R2与反相输入端相连,因此,会使反相输入端(-)的电压上升受阻。反相输入端和正相输入端电压都变为0V,输出电压稳定。
那么我们通过这个放大器电路中输入与输出的关系来计算一下增益。增益是Vout和Vin的比,即Vout/Vin=(-I1×R2)/(I1×R1)=-R2/R1。所得增益为-表示波形反相。在这个算公式中需要特别注意的地方是,增益仅由R1和R2电阻比决定。也就是说。我们可以通过改变电阻容易地改变增益。在具有高增益的运算放大器上应用负反馈,通过调整电阻值,就可以得到期望的增益电路。
与反相放大器电路相对,图3所御型示电路叫做正相放大器电路。与反相放大器电路最大的不同是,在正相放大器电路中,输入波形和输出波形的相位是相同的,以及输入信号是加在正相输入端(+)。与反相放大器电路相同的是,两个电路都利用了负反馈。
我们来看一下这个电路的工作过程。戚带首先,通过虚短路,正相输入端(+)和反相输入端(-)的电压都是Vin,即点A电压为Vin。根据欧姆定律,Vin=R1×I1。另外,运算放大器的两个输入端上基本没有电流,所以I1=I2。而Vout为R1与R2电压的和,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)。如果撤销这个电路中的R1,将R2电阻变为0Ω或者短路,则电路变为增益为1的电压跟随器。这种电路常用于阻抗变换和缓冲器中。
Comparator也可称为比较器,比较两个电压的大小,然后输出1(+侧的电源电压,图示为VDD)或0(-侧的电源电压)。比较器常常用于检测输入是否达到规定值。也可以用运算放大器来代替比较器,但一般情镇仔猜况下使用专用的比较器IC。比较器和运算放大器使用相同电路符号。
比较器电路如图4所示。我们来看一下这个电路的工作过程。首先应该注意,这个电路中没有正反馈也没有负反馈。放大Vin和VREF的差值,从Vout输出。例如,Vin大于VREF时,放大输出的Vout上升至+侧的电源电压,达到饱和。Vin小于VREF时,输出Vout下降至-侧电源电压达到饱和。通过这个动作,Vin和VREF的比较结果在Vout上输出。实际应用中,一般使图4电路上产生滞后(用于防止错误动作的电压领域),如图5,Vin会产生一些噪波,但仍可稳定动作。
负反馈动作中,从输出返到输入的信号越大,则输出越小。于此相反,正反馈中,从输出返到输入的信号越大,则输入越大。当正反馈动作中增益大于1时,电路振荡。将这种振荡合理利用到电路中,就形成振荡电路。图6的不稳定多谐振荡器就是一个振荡电路。
+侧最大值VL和-侧最大值VL都是不稳定的,两个数值不断变化,因此称之为不稳定。我们来看看这个电路中的动作。首先,输出Vout经由R2反馈至正相输入端(+),这是一个正反馈电路。然后在输入Vout上应用R3和C,这是一个积分电路。大家可能会觉得积分电路很难,实际上,我们可以将它简单理解为,输出在Vout上的电压的一部分,缓缓储存到电容器的一个过程电路。在初始状态中,通过正反馈电路Vout迅速增大并达到最大值(VL)。
然后,通过R3和C构成的积分电路,缓缓增加反相输入端(-)。经过一定时间,正相输入端(+)的电压超过反相输入端(-)电压,相当于在差动输入上输入负电压,则Vout在负侧上迅速增大达到-VL。Vout变为负,通过R3和C构成的积分电路,反相输入端(-)电压缓缓增大。经过一定时间后,反相输入端电压超过正相输入端(+)的电压,相当于在差动输入上输入了正电压,则Vout向正方向迅速变化。这个过程不断重复,在Vout交替出现VL和-VL,从而实现振荡电路动作。
❷ 采样电路为什么要用运放
理论上都是可以把电压传给后面的MCU的。
首先你要知道,运放的特点,对于跟随版器来说,输入权阻抗M欧姆级别,输出阻抗非常小,这种形式非常有利于,从采样电路得到电压,并且再传导给MCU。道理很简单,串联电路,电阻大得到电压就多,就更精确(在运放输入的时候),电阻小,得到的电压就少(在运放输出的时候)。
跟随器另一个作用,就是隔离采样电路和MCU控制电路,有很多时候,是需要这种模拟和数字信号隔离的,可以保护MCU电路同时又可以提高传输有用信号的效果
除非你直接一个直流信号,已经确定是直流了,不变化,用分压方法没问题。
其他的时候,一般不会用电阻分压的方式直接给MCU电压。
❸ 基准电源加大电流运放的原因
情况下,在bandgap后面会接运放做一个负反馈,实现稳压器或电流稳压器,据说可以提高基准原的性能,我不是很理解,从bandgap出来的电压很稳定,不管是随电源电压变化或是岩脊随温度变化都很小,但是加上运放负反馈后出来的电压就没那么稳定,如果说要求的输出稳定电压不在1.2V左右,这么用还可以理解,如果要求的输出电压就在1.2V左右,这么用有什么必要,哪方面提高了基准原的性能,请版里的大牛指教一下,谢谢了!
是不是提高驱动能力,运放驱动容性负载
有道理,还有其他的吗?大家都来探讨一下啊
通常的BGR只能提供一个稳定的参考电压,但是岩者没有电流驱动能力。
你所说的运放负反馈电路即通常的LDO电路。作为为后级noise-sensitive电路的电源。
一般用来做电流驱动的!
我个人觉得有主要有两个作用:一是提高驱动能力,同时减粗枣薯少后级电路对基准电压的干扰。二是电平转换,很多时候需要的基准电压不是1.25V。
同意这位的观点
7# zhaoguolll
驱动级
主要是提高驱动能力,保证稳定性
学习一下
❹ 有源带通滤波器电路 为什么要接运放
y有源带通滤波器是为了克服无源滤波器的缺陷出现的滤波器 ,不仅具有无源滤波器的基本功能 。又增加了至少三个优点
1、输入电阻增加 能有效利用信号源的输出信号 ;
2、增大了电路的放大倍数 为负载提供更高的可用信号 ;
3负载的大小以及存在与否 不会对输出信号产生影响。
带通滤波器(band-pass filter)是一个允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段的设备。比如RLC振荡回路就是一个模拟带通滤波器。
带通滤波器是指能通过某一频率范围内的频率分量、但将其他范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带阻滤波器的概念相对。一个模拟带通滤波器的例子是电阻-电感-电容电路(RLC circuit)。这些滤波器也可以用低通滤波器同高通滤波器组合来产生。
一个理想的带通滤波器应该有一个完全平坦的通带,在通带内没有放大或者衰减,
有源带通滤波器电路
并且在通带之外所有频率都被完全衰减掉,另外,通带外的转换在极小的频率范围完成。
实际上,并不存在理想的带通滤波器。滤波器并不能够将期望频率范围外的所有频率完全衰减掉,尤其是在所要的通带外还有一个被衰减但是没有被隔离的范围。这通常称为滤波器的滚降现象,并且使用每十倍频的衰减幅度的dB数来表示。通常,滤波器的设计尽量保证滚降范围越窄越好,这样滤波器的性能就与设计更加接近。然而,随着滚降范围越来越小,通带就变得不再平坦,开始出现“波纹”。这种现象在通带的边缘处尤其明显,这种效应称为吉布斯现象。
除了电子学和信号处理领域之外,带通滤波器应用的一个例子是在大气科学领域,很常见的例子是使用带通滤波器过滤最近3到10天时间范围内的天气数据,这样在数据域中就只保留了作为扰动的气旋。
带通滤波器
在频带较低的剪切频率f1和较高的剪切频率f2之间是共振频率,这里滤波器的增益最大,滤波器的带宽就是f2和f1之间的差值。
❺ VSM025A电压传感器采样电路为什么接DSP时要加运算放大器
加姿野野运放一般不外脊谨乎两种目的,一为放大提升信号幅度,二为变换阻抗,无论如何都是为了满足接口信号匹迹喊配之要求。
❻ 为什么很多采样电路很喜欢用运放,用运放到底有什么
运放,1增益很大。输入阻抗高。输出阻抗小。所以电路的性能直接由外电路决定。2运放不需要设置静态工作点。所以电路简单。
❼ 怎样在电路里加运放
怎样在电路里加运放
在电路里加运运放的方法:
1、注意输入电压是否超限
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。
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,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。
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。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,运放输出电唤颂流会比较大,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。早行
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。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
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。由此延伸至稳压电源电路,如图3-2,并接在反馈脚的C3是错误的。为了降低纹波,可以把C3与R1并联,适当增大纹波的负反馈作用,抑制输出纹波。
4、注意运放的输出摆幅
任何运放都不可能是理想运放,输出电压都不可能达到电源电压,一般基于MOS的运放都是轨对轨运放,在空载情况下输出可以达到电源电压,但是输出都会带一定的负载,负载越大,输出降落越多。基于三极管的运放输出幅度的相对值更小,有的运放输出幅度比电源电压要小2~6V,就是TI的TLC2272在+5V供电的输出特性,它属于轨对轨运放,如果用该器件作为ADC采样的前级放大(如图4-2),单电源+5V供电,那么当输入接近0V的时候,输入和输出变得非线性的了。解决的方法是引入负电源,比如在4脚加入-1V的负电源,这样在整个输入范围内,输出与输入都是线性的了。
5、注意反馈回路的Layout
反馈回路的元器件必须要靠近运放,而且PCB走线要尽量短,同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理,则会容易引入噪声,严重会导致自激振荡。
6、要重视电源滤波
运放的电源滤波不容忽视,电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放,电源纹波对运放输出干扰很大,弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个和睁郑几十uF的钽电容,或者再串接一个小电感或者磁珠,效果会更好。
❽ 运放电路的工作原理
运放电路的工作原理如下:
两个输入端a(反相输入端),b(同相输入端)和一个输出端o。也分别被称为倒向输入端非倒向输入端和输出端。
当电压U-加在a端和公共端(公共端是电压为零的点,它相当于电路中的参考结点。)之间,且其实际方向从a 端高于公共端时,输出电压U实际方向则自公共端指向o端,即两者的方向正好相反。
当输入电压U+加在b端和公共端之间,U与U+两者的实际方向相对公共端恰好相同。为了区别起见,a端和b 端分别用“-”和“+”号标出,但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性。电压的正负极性应另外标出或用箭头表示。
运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值,而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化,甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨(rail-to-rail)输入运算放大器。
运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比,在音频段有:输出电压=A0(E1-E2),其中,A0 是运放的低频开环增益(如 100dB,即 100000 倍),E1 是同相端的输入信号电压,E2 是反相端的输入信号电压。
❾ 功放前级加运放有什么用
❿ 运放电路的工作原理
运放电路的工作原理是把被控制的非电量(如温度、转速、压力、流量、照度等)用传感器转换为电信号,再与给定量比较,得到一个微弱的偏差信号。因为这个微弱的偏差信号的幅度和功率均不足以推动显示或者执行机构,所以需要把这个偏差信号放大到需要的程度,再去推动执行机构或送到仪表中去显示。
内部原理是有5个引脚,分为正电源跟负电源,两个输入和一个输出,输入会有两个电压,输入之后就会产生一个电压差,电压差加在输入电阻上面,里面还有一个压控电压源,它会把收到的一个小电压放大G倍,这个增益是非常非常大的,然后再通过一个内部的输出电阻输出出去,那么就可以得到一个被放大的电压。如果输入的两个电压差异比较大,又没有一个反馈的话,那么就会形成一个电压比较。如果上面输入的电压比较大的话,那就会导致增益的结果电压特别大,则会达到一个电压的上限。如果上面的电压比下面的要小一点的话,那么这里就会出现一个下限的电压值接近于负电压的值。因此,反馈在这个电路中是非常重要的,加上反馈后,输入的电压就会构成一个比较正常的数学关系,这也是运放最常见的使用方法。