运放电路解析及设计
运放偏置电路解析
运放偏置电路解析
运放偏置电路是一种常用的电路配置,用于将输入信号与一个固定的直流电压参考值进行比较和运算。
运放(Operational Amplifier,简称Op Amp)作为一个差分放大器,能够放大并
比较两个输入信号的差异。
运放偏置电路通常包括一个运放,以及用于提供偏置电压的电阻网络。
偏置电压是为了使运放处于正常工作状态而加入的电压,它可以使运放的输出电压对称分布在供电电压的中间,从而提供更大的工作范围。
具体的运放偏置电路的设计可以根据需求进行调整,以下是一种常见的运放偏置电路解析:
1. 输入端电阻:为了保持电路对输入信号的高输入阻抗,通常会在运放的非反相输入端(+端)和反相输入端(-端)之间接入一个输入电阻。
2. 反馈电阻和电容:为了将输出信号反馈给运放的负输入端,通常会在输出端与负输入端之间加入一个电阻,以控制运放的放大倍数。
在某些情况下,还可以加入一个电容来实现频率响应的调节。
3. 偏置电压电阻网络:为了提供偏置电压,可以在运放的非反相输入端与地之间接入一个电阻,同时在该电阻与地之间接入两个相等的电阻,形成一个电压分压网络。
通过这个电阻网络,可以将供电电压的中点作为偏置电压提供给运放的反相输入端。
4. 耦合电容:为了隔离输入信号的交流分量和直流分量,通常会在输入信号源与运放的输入端之间接入一个耦合电容。
通过这些电路组成的运放偏置电路,可以实现输入信号的放大和运算,同时保持运放工作在正常的工作范围内。
具体的电路参数和设计可以根据需要进行调整和优化,以满足不同应用的需求。
运放绝对值电路分析
电压绝对值电路,顾名思义就是输出电压是输入电压的绝对值。
在很多运放的datasheet上可以看见绝对值电路的身影,就拿大家熟悉的OP07为例其绝对值电路如图1所示图1.OP07电压绝对值电路图现在我们来分析分析图1电路的工作过程。
(1)输入为正电压时电路可以等效为两个单位增益反向放大器级联,达到“负负得正”的效果。
可以将电路图拆分,得到前一个反向放大器如图2所示。
图2.前级反向放大器图2为什么是一个反向放大器的电路呢?主要是多了两个二极管,让我们觉得与一般的反向放大有些不同了。
我们可以看看它的工作情况。
从仿真的结果可以看出,其中D1导通,D2截止。
这个比较好理解,电路从输入口流到运放的2端口,运放的输入电流很小(可忽略),所以电路一分为二,继续向前流,都遇到10K的电阻,也同样遇到了二极管,但是上面的是从二极管正端流入,下面的是负端流入,当然D1导通,D2截止啦!(我是这么理解的,不是很科学,但是比较容易懂)。
那么下面一个10k和D2的电路截止了,就可以忽略不计了,电路就可以当做一个方向放大器来理解了。
再加上后面一个方向放大,就“负负得正”了。
(2)输入电压为负时图3.负电压仿真当输入为-6.32V,输出为6.32V。
设输入为Vin,运放1的正相输入和反相输入端电压分别为V1+、V1-,运放2的正相输入和反相输入端电压分别为V2+、V2-,R1与R2间的节点电压为V o1,电路输出电压V out.由虚短可知V1+=V1-=0V,V2+=V2-,所以V2+-V1+=V2--V1-,即这两条之路的压差相等。
我们先不理会二极管D1与D2。
那么R1、R2支路与R5支路的压差相等,但是电阻为2:1,则电流为1:2.而这两条支路电路之和等于输入电流。
由这样的关系可以计算得:V2-=V2+=-2/3Vin,V o1=-1/3Vin,因此R2两端的压差为-1/3V in。
最后的输出为:V out=V2-+[(1/3Vin)/R2] *R3=-Vin。
运放电路的工作原理
运放电路的工作原理运放电路是一种广泛应用于电子电路中的集成电路,它具有高输入阻抗、低输出阻抗、大增益和宽带特性。
运放电路在各种电子设备中都有着重要的作用,比如放大电路、滤波电路、比较电路等。
那么,运放电路是如何实现这些功能的呢?接下来我们将深入探讨运放电路的工作原理。
首先,我们来了解一下运放电路的基本结构。
运放电路由输入端、输出端、电源端和反馈网络组成。
其中,输入端通常包括一个非反相输入端和一个反相输入端,输出端则输出放大后的信号,电源端提供工作电压,反馈网络则用于控制运放的增益和频率特性。
运放电路的工作原理可以用简单的反馈控制理论来解释。
在一个典型的反馈电路中,输出信号会被反馈到输入端,通过反馈网络调节输入端的信号,从而控制输出端的信号。
这种反馈机制可以使运放电路具有稳定的工作特性和精确的控制能力。
在放大电路中,运放电路通过控制输入信号和反馈信号的比例来放大输入信号。
当输入信号进入非反相输入端时,输出端会输出一个放大后的信号。
通过调节反馈网络的参数,可以控制放大倍数和频率响应,从而实现对输入信号的精确放大。
在滤波电路中,运放电路可以通过反馈网络来实现对特定频率范围的信号进行滤波。
通过选择合适的电容和电感参数,可以设计出低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器等不同类型的滤波电路,从而满足不同应用场景的需求。
在比较电路中,运放电路可以通过比较两个输入信号的大小来输出一个对应的逻辑电平。
这种比较功能在模拟信号处理和数字信号处理中都有着重要的应用,比如在模拟信号的采样保持电路中,可以利用运放电路来实现对输入信号的采样和保持。
总的来说,运放电路通过精确的反馈控制机制,实现了在电子电路中的多种功能,包括信号放大、滤波、比较等。
它的工作原理基于反馈控制理论,通过精确的设计和调节,可以实现对输入信号的精确处理和控制。
因此,运放电路在现代电子领域中具有着广泛的应用前景,对于提高电子设备的性能和功能起着至关重要的作用。
史上最全的运放典型应用电路及分析
史上最全的运放典型应用电路及分析运放(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是一种非常重要的电子元件,被广泛应用于各种电路中。
它具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低和大动态范围等特点,适用于信号放大、滤波、求和、差分运算等各种应用。
下面将介绍几个常见的运放典型应用电路。
1. 基本运算放大器(Inverting amplifier)电路:该电路是运放最基本的应用之一,用于放大信号。
它的输入信号通过一个电阻连接到运放的一个输入引脚(负输入端),另一个输入引脚通过一个反馈电阻与输出端相连。
这样,在负输入端和输出端之间形成一个负反馈回路。
根据负反馈原理,输入信号被放大后反馈到负输入端,并与输入信号相位反向,达到放大输入信号的效果。
2. 非反转放大器(Non-inverting amplifier)电路:与基本运算放大器相比,非反转放大器电路在输入信号的反馈上有所不同。
在该电路中,输入信号直接连接到运放的一个输入引脚(正输入端),另一个输入引脚通过一个电阻与负电源端相连。
输出信号通过一个反馈电阻连接到正输入端。
这样,输出信号经过反馈后加入到正输入端,与输入信号相位相同,实现了对输入信号的放大。
3.滤波电路:运放可用于构建各种滤波电路,如低通滤波器、高通滤波器和带通滤波器等。
滤波器根据频率的不同选择性地削弱或放大信号的不同频段。
例如,低通滤波器能够削弱高频信号,使得输出信号更加接近原始信号的低频部分。
4.增益控制电路:运放可以用于实现可变增益放大器。
通过调节输入信号与反馈电阻之间的比例关系,可以实现对输出信号的不同放大倍数的控制。
这种电路广泛应用于音频设备、通信系统等领域。
5.比较器电路:利用运放的比较特性,可以将其应用为比较器。
比较器通过将待测信号与参考电压进行比较,并给出一个高低电平作为输出信号。
这种电路广泛应用于电压比较、开关控制、实现零点检测等场景。
总而言之,运放的应用非常广泛,可以根据不同的需求设计出各种典型电路。
运算放大器电路分析
第五章 含运算放大器的电路的分析◆ 重点:1、运放的传输特性2、比例器、加法器、减法器、跟随器等运算电路3、含理想运放的运算电路的分析计算◆ 难点:1、熟练计算含理想运放的思路5.1 运放的电路模型5.1.1 运放的符号运放是具有高放大倍数的直接耦合放大电路组成的半导体多端实际元件。
而在本章中,所讲到“运放”,是指实际运放的电路模型——一种四端元件。
其符号为+u-_o+ _图5-1 运放的符号在新国标中,运放及理想运放的符号分别为图5-2 运放的新国标符号5.1.2 运放的简介一、同相与反相输入端运放符号中的“+”、“-”表示运放的同相输入端和反相输入端,即当输入电压加在同相输入端和公共端之间时,输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相同;反之,当输入电压加在反相输入端和公共端之间时,输出电压和输入电压两者的实际方向相对于公共端来说相反。
其意义并不是电压的参考方向。
二、公共端在运放中,公共端往往取定为接地端——电位为零,实际中,电子线路中的接地端常常取多条支路的汇合点、仪器的底座或机壳等,输入电压、输出电压都以之为参考点。
有时,电路中并不画出该接地端,但计算时要注意它始终存在。
5.1.3运放的输入输出关系一、运放输入输出关系曲线在运放的输入端分别同时加上输入电压+u和-u(即差动输入电压为du)时,则其输出电压u o为uouAuuAu=-=-+)(d图5-3 运放输入输出关系曲线实际上,运放是一种单向器件,即输出电压受输入电压的控制,而输入电压并不受输出电压的控制。
由其输入输出关系可以看出,运放的线性放大部分很窄,当输入电压很小时,运放的工作状态就已经进入了饱和区,输出值开始保持不变。
二、运放的模型au-u ou图5-4 运放的电路模型由运放的这一模型,我们可以通过将运放等效为一个含有受控源的电路,从而进行分析计算。
例:参见书中P140所示的反相比例器。
(学生自学)5.1.4有关的说明在电子技术中,运放可以用于1.信号的运算——如比例、加法、减法、积分、微分等2.信号的处理——如有源滤波、采样保持、电压比较等3.波形的产生——矩形波、锯齿波、三角波等4.信号的测量——主要用于测量信号的放大5.2 具理想运放的电路分析5.2.1 含理想运放的电路分析基础所谓“理想运放”,是指图中模型的电阻R in、R0为零,A为无穷大的情况。
运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法【范本模板】
熟悉运放三种输入方式的基本运算电路及其设计方法ﻫ2、了解其主要特点,掌握运用虚短、虚断的概念分析各种运算电路的输出与输入的函数关系。
3、了解积分、微分电路的工作原理和输出与输入的函数关系.ﻫﻫ学习重点:应用虚短和虚断的概念分析运算电路。
ﻫﻫ学习难点:实际运算放大器的误差分析ﻫﻫ集成运放的线性工作区域前面讲到差放时,曾得出其传输特性如图,而集成运放的输入级为差放,因此其传输特性类似于差放.ﻫ当集成运放工作在线性区时,作为一个线性放大元件ﻫﻫ v o=A vo v id=Avo(v+-v-)ﻫﻫ通常A vo很大,为使其工作在线性区,大都引入深度的负反馈以减小运放的净输入,保证vo不超出线性范围。
ﻫ对于工作在线性区的理想运放有如下特点:ﻫ∵理想运放Avo=∞,则 v+-v—=v o/ Avo=0 v+=v—ﻫ∵理想运放R i=∞ i+=i—=0ﻫﻫ这恰好就是深度负反馈下的虚短概念。
ﻫﻫ已知运放F007工作在线性区,其A vo=100dB=105 ,若v o=10V,R i=2MΩ。
则v+—v—=?,i+=?,i-=?ﻫﻫ可以看出,运放的差动输入电压、电流都很小,与电路中其它电量相比可忽略不计。
这说明在工程应用上,把实际运放当成理想运放来分析是合理的 .返回第二节基本运算电路比例运算电路是一种最基本、最简单的运算电路,如图8。
1所示.后面几种运算电路都可在比例电路的基础上发展起来演变得到。
v o∝v i:v o=k v i(比例系数k即反馈电路增益 A vF,vo=A vF v i)输入信号的接法有三种:ﻫﻫ反相输入(电压并联负反馈)见图8.2ﻫﻫ同相输入(电压串联负反馈)见图8.3ﻫ差动输入(前两种方式的组合)ﻫ讨论:ﻫ1)各种比例电路的共同之处是:无一例外地引入了电压负反馈。
2)分析时都可利用"虚短”和”虚断”的结论: iI=0、vN=vp .见图8.4ﻫ3)A vF的正负号决定于输入v i接至何处:ﻫ接反相端:A vF<0ﻫ接同相端:A vF>0,见图8。
运放电路解析及设计
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2.3
差分比例运算电路
在图 4.2.3 中,输入电压 uI 和分别加在集成运放的反 相输入端和同相输入端,输出端通过反馈电阻RF接 回到反相输入端。为了保证运放两个输入端对地的 电阻平衡,同时为了避免降低共模抑制比,通常要 求: ' 在理想条件下,由于“虚 R1 = R1 断”, i+ = i- = 0 ,利用叠加 RF 定理可求得反相输入端的电 R1 uI i位为 uI
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
第 4章
集成运算放大器及信号处理电路
4.1 集成运算放大器的基本概念 4.2 集成运算放大器的线性应用
4.3 滤波的概念和基本滤波电路
4.4 电压比较电路
退出
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.1
运算放大器的基本概念
4.1.1 运算放大器的指标 4.1.2 运算放大器在线性状态下的工作
2)理想集成运放的输入电流等于零
由于理想集成运放的差模输入电阻rid=∞,因此 在其两个输入端均没有电流,
即
i+ = i− = 0
(4.1.3)
此时,运放的同相输入端和反相输入端的电流都等于零,如 同该两点被断开了一样,这种现象称为“虚断”。
“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区 时的两个重要结论。这两个重要结论常常作为今后 分析许多运放应用电路的出发点,因此必须牢牢记 住并掌握。
u− = u+ = uI
uo − u − u o − u I iF = = RF RF
u− u I i1 = = R1 R1
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
又因为i1 = i ,所以得 F
集成运算放大器(压控电流源)运用电路及详细解析
微分器的电路结构与积分器类似,包括集成运算放大器、 电容和反馈电阻。
微分器在信号处理、控制系统和电子测量等领域有广泛 的应用。
06 结论与展望
结论总结
01
集成运算放大器(压控电流源)在电路中具有重要作用,能够实现信号的放大、运 算和处理等功能。
02
通过对不同类型集成运算放大器(压控电流源)的特性、应用和电路设计进行比较 ,可以更好地选择适合特定需求的集成运算放大器(压控电流源)。
差分输入电路
总结词
差分输入电路是一种较为特殊的集成运算放大器应用电路,其输出电压与两个输 入电压的差值呈线性关系。
详细描述
差分输入电路的输出电压与两个输入电压的差值呈线性关系,适用于信号比较、 差分信号放大等应用。这种电路具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点,能够有效 地减小外界干扰对信号的影响。
03 压控电流源的应用电路
详细描述
反相输入电路的输出电压与输入电压呈反相关系,即当输入 电压增加时,输出电压减小,反之亦然。这种电路具有高输 入阻抗和低输出阻抗的特点,适用于信号放大、减法运算等 应用。
同相输入电路
总结词
同相输入电路是一种较为简单的集成运算放大器应用电路,其输出电压与输入 电压呈同相关系。
详细描述
同相输入电路的输出电压与输入电压保持一致,适用于信号跟随、缓冲等应用。 这种电路具有低输入阻抗和低输出阻抗的特点,能够提高信号的驱动能力。
积分器可以将输入的电压信号 转换成电流信号,再通过负载 电阻转换成电压信号,实现信 号的积分运算。
案例三:微分器的应用
微分器是集成运算放大器的另一种应用可以将输入的电压信号转换成电流信号,再通过 负载电阻转换成电压信号,实现信号的微分运算。
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R230 C50 I 0 01uF ia2K glF图1有源滤波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 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。
C2InF/S%542K49/1%C1R233 1S2KACH应也可以。
2K<9n%-WACH BF1OP21I77ARZ10 r4J2ic * * 、 TLC2274AJDInF/S%AGNO_AOAONO^AO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;圖4・13 (a)」喈SatemKey低通濾波器但)尸«卩(b)截止频率为‘ "ZjnZ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2;T *2490^10-" *72490** 1 O'-2*3.1-1*2490*10""*1.578 24.67*10-^二切比雪夫,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。
双运放恒流源电路详解
双运放恒流源电路详解1.引言在文章中,1.1 概述部分旨在介绍双运放恒流源电路的背景和基本概念。
本文将详细阐述双运放恒流源电路的原理和应用前景,并对其进行总结。
首先,双运放恒流源电路是一种常见的电子电路设计技术,它通过使用两个运算放大器(运放)来实现一个可以输出稳定电流的电路。
这种电路在许多应用领域中得到了广泛的应用,如电源管理、仪器仪表以及通信系统等。
恒流源电路的基本原理是通过将一个稳定的参考电流与负载电阻相连接,从而实现一个稳定输出电流的源。
双运放恒流源电路的特点是它能够提供高的输出阻抗,从而减小对负载的影响,同时还有较好的稳定性和精度。
在本文的后续部分,我们将深入探讨双运放恒流源电路的基本原理。
首先,我们会详细介绍双运放的基本工作原理,包括其输入输出特性和放大功能。
随后,我们将进一步解释恒流源电路的原理,包括如何实现恒流输出以及如何保持输出的稳定性和精度。
而后,我们将探讨双运放恒流源电路的应用前景。
由于其具有稳定的输出特性和高输出阻抗,双运放恒流源电路在一些关键应用中具有重要的作用。
例如,在电源管理中,恒流源电路可以用于稳定电池充电,保证电池的使用寿命;在仪器仪表中,它可以作为精确且可靠的电流源,用于仪器的校准和运行;在通信系统中,恒流源电路可以提供稳定的电流驱动,保证数据传输的质量等。
最后,我们将总结本文的主要内容和观点。
通过对双运放恒流源电路的详细讲解,我们希望读者能够更好地理解其原理和应用,并在实际工程中灵活运用。
在接下来的章节中,我们将逐一阐述双运放恒流源电路的各个方面,带领读者深入理解这一电路设计技术的内涵。
1.2文章结构文章结构的部分内容可以如下编写:文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分包括概述、文章结构和目的三个小节。
在概述中,将介绍双运放恒流源电路的背景和意义。
文章结构部分即为本节所述的内容,将对文章的整体结构进行说明,使读者能够清晰地了解文章的组成部分。
运放电路详解
运放电路详解
运放电路是一种基于运算放大器的电路,主要由运算放大器、电阻、电容等元件组成。
运算放大器是运放电路的核心,具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗等特点。
根据运放电路的输入和输出关系,可以将其分为反向放大器、同向放大器和加法器等类型。
反向放大器是一种常见的运放电路,其输入端与反向输入端相连,输出端与接地端相连,通过反馈电阻实现放大。
同向放大器是一种输入端与输出端同向的运放电路,其放大倍数为同向端与反向端之间的差值。
加法器是一种将两个或多个输入信号相加并输出的运放电路。
运放电路可以用于信号放大、滤波、振荡、电压比较、模拟计算等应用中。
在信号放大和滤波中,运放电路可以对信号进行放大和滤波,实现信号的平滑输出。
在振荡电路中,运放电路可以与反馈网络一起构成振荡器,实现信号的振荡。
在电压比较中,运放电路可以将一个输入信号与另一个参考信号进行比较,并输出一个高低电平信号。
在模拟计算中,运放电路可以组合实现加减法、乘法、除法等运算。
总之,运放电路是一种非常常见的电子电路,可以用于各种应用,包括信号处理、滤波、振荡、电压比较、模拟计算等。
运放电路分析
运放电路分析运放电路简介运放电路(Operational Amplifier Circuit)是一种常见的电子电路,由运算放大器(Operational Amplifier)和其他组件组成。
运放电路具有很高的增益、低输出阻抗和很大的输入阻抗,可广泛应用于各种电子设备中。
本文将对运放电路的原理、特性以及一些常见应用进行详细分析。
一、运放电路的原理与特性1. 基本结构与工作原理运放电路的基本结构由输入端、输出端和电源供电端组成。
其中,输入端包括一个非反相输入端(+)和一个反相输入端(-),输出端连接一个相对于地的负载电阻,电源供电端为正负双电源。
运放器通过输入端接收信号,经过放大处理后输出到负载上。
运放电路的工作原理主要依靠基本的放大运算原理和反馈机制。
具体而言,运放器的输入端电压差会引起输出电压的变化,通过适当的反馈电路连接将输出电压进行调整,使输出电压与输入电压之间保持稳定的比例关系。
2. 主要特性(1)增益:运放电路的主要特点是具有很高的电压增益。
通常情况下,运放器的增益可达到几十至几百倍,甚至更高。
这种高增益使得运放器能够有效放大微弱的输入信号。
(2)输入/输出阻抗:运放电路的输入阻抗非常高,输入电流非常小,可以看做无穷大。
而输出阻抗则较低,通常在几十欧姆至几百欧姆之间,这使得运放器能够有效驱动负载。
(3)频率响应:运放电路的频率响应非常宽,通常在几赫兹至数百赫兹之间。
这使得运放电路能够处理较高频率的信号。
(4)运放器的输入/输出电压范围:运放器的输入和输出电压范围通常由电源电压决定,一般假设电源电压为正负15伏。
二、运放电路的常见应用1. 比较器比较器是一种广泛应用的运放电路,其主要作用是将输入信号与参考电平进行比较,并输出高或低电平。
在实际应用中,比较器常用于电压检测、开关控制、触发器等电路中。
2. 放大器运放器最常见的应用就是作为放大器使用。
运放电路可以起到放大信号的作用,将微弱信号放大为可以驱动负载的信号。
集成运放相位补偿电路设计的详细解析
集成运放相位补偿电路设计的详细解析集成运放相位补偿电路是一种常用的电路设计,可以用来解决运放在高频下的相位失真问题。
本文将详细解析集成运放相位补偿电路的设计原理和步骤。
我们需要了解相位失真的原因。
在高频信号传输中,电路中的电感和电容会对信号的相位产生影响,导致信号的相位失真。
为了解决这个问题,我们可以通过设计相位补偿电路来补偿信号的相位失真。
相位补偿电路的设计步骤如下:1. 确定相位失真的频率范围:首先,我们需要确定电路中相位失真发生的频率范围。
可以通过测量电路的频率响应来确定相位失真的频率范围。
2. 选择合适的相位补偿网络:根据相位失真的频率范围,我们可以选择合适的相位补偿网络。
常用的相位补偿网络包括RC网络和LC 网络。
选择相位补偿网络时,需要考虑相位补偿的范围、带宽和阻抗匹配等因素。
3. 计算相位补偿网络的参数:根据相位补偿网络的类型,我们可以通过计算来确定相位补偿网络的参数。
例如,对于RC网络,我们可以通过计算电阻和电容的数值来确定相位补偿网络的参数。
4. 绘制相位补偿电路的电路图:根据相位补偿网络的参数,我们可以绘制相位补偿电路的电路图。
在电路图中,相位补偿网络应与运放的输入端和反馈电路相连接。
5. 进行电路仿真和调试:在设计完成后,我们可以使用电路仿真软件来验证相位补偿电路的性能。
通过仿真,我们可以观察信号的相位失真情况,并进行必要的调整和优化。
总结起来,集成运放相位补偿电路设计的步骤包括确定相位失真频率范围、选择相位补偿网络、计算网络参数、绘制电路图和进行仿真调试。
通过这些步骤,我们可以设计出满足要求的相位补偿电路,有效解决运放在高频下的相位失真问题。
相位补偿电路的设计原理和步骤在电子工程中有着广泛的应用,特别是在高频信号传输和放大领域。
通过合理的相位补偿电路设计,可以提高电路的相位准确性和信号质量,从而实现更好的信号传输和放大效果。
因此,掌握相位补偿电路设计的原理和方法对于电子工程师来说是非常重要的。
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。
该电路中还有一个关键器件的阻值要注意,那就是R275,R275决定了方波的上升速度。
运放应用电路及分析
运放应用电路及分析运放(Operational Amplifier,OP-AMP)是一种高增益直流耦合电子功率放大器,它经常被用作信号处理、电压放大、滤波和计算等应用中。
运放有两个输入端,一个输出端,而且具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。
由于运放具有很多优秀的性能,因此在电子电路中有着广泛的应用。
运放的应用电路非常多样化,常见的有放大器电路、滤波器电路、积分器和微分器电路、比较器电路等。
以下将就几种常见的运放应用电路进行详细分析。
首先是放大器电路。
运放最常见的用途就是作为放大器来放大信号。
放大器电路有很多种类型,包括反相放大器、非反相放大器、仪表放大器、电压跟随器等。
其中,反相放大器是最基本的放大器电路之一。
它根据反相输入端的电压和反馈电阻的比例来放大输入信号。
非反相放大器则是根据非反相输入端的电压和反馈电阻的比例来放大输入信号。
放大器电路可以用于音频放大、振荡器、电压跟随等领域。
其次是滤波器电路。
运放还可以被用于设计各种类型的滤波器电路,如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
滤波器电路在信号处理和通信系统中起着非常重要的作用,可以帮助筛选出特定频率范围的信号。
利用运放的高增益和频率特性,可以轻松地设计出各种滤波器电路。
另外一种常见的应用是积分器和微分器电路。
积分器可以将输入信号的幅度进行积分,而微分器可以将输入信号的幅度进行微分。
这两种电路在信号处理和控制系统中有着广泛的应用,比如在控制系统中用作控制器,或者在通信系统中用于信号处理。
还有一种常见的应用就是比较器电路。
比较器电路可以将两个输入信号进行比较,然后输出一个对应的逻辑电平。
这种电路在数字系统中经常被用来进行信号的比较和判决,例如在ADC、DAC中的应用等。
总的来说,运放在电子电路中有着非常广泛的应用。
它不仅可以用作信号放大和滤波,还可以用于信号处理、信号调理、模拟计算等各种场合。
通过合理的设计和应用,运放可以起到非常重要的作用。
运放基本电路全解析!
运放基本电路全解析!我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集,但是这些应用都建立在双电源的基础上,很多时候,电路的设计者必须用单电源供电,但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心,设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1.1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC-,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是,这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候,需要参考运放的数据手册,特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器,比如图一左边的那个电路,一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V,正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的,还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC+,地或者VCC-引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上,这时运放的输出电压也是该虚地电压,运放的输出电压以虚地为中心,摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压,但在大部分应用中,输入和输出是参考电源地的,所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容,用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)通常单电源供电的电压一般是5V,这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
(完整word版)经典运放电路分析(经典)
从虚断,虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花瞭乱,是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时倘没有抓住核心,往往令人头大。
为此本人特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛",希望各位看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技朮的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出Vo=(1+Rf)Vi,那是一个反向放大器,然后得出Vo=—Rf*Vi……最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!今天,教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短"和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80 dB以上。
而运放的输出电压是有限的,一般在10 V~14 V。
因此运放的差模输入电压不足1 mV,两输入端近似等电位,相当于“短路”.开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等.“虚短"是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。
显然不能将两输入端真正短路。
由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上.因此流入运放输入端的电流往往不足1uA,远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。
显然不能将两输入端真正断路。
在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东东只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。
运放最大值电路
运放最大值电路1.引言1.1 概述运放(Operational Amplifier,简称Op Amp)是电子电路中常见的一种高增益放大器,具有宽带、高增益和低输入阻抗等优点。
它由一个差分放大器和一个输出级组成,可以用于信号放大、滤波、求反、积分、微分等各种运算和功能。
运放最大值电路是一种常用的电路设计,用于获取信号波形中的最大值或幅值。
在许多应用中,我们需要监测信号的峰值,以便进行相应的控制或分析。
例如,在音频设备中,我们需要确定音频信号的最大音量,以便调整音量控制电路。
设计一个运放最大值电路的关键是选择合适的电阻和电容值,以及运放的配置。
一般情况下,我们会使用一个带有负反馈的比较器电路来实现最大值检测。
这种电路通过比较输入信号和参考电压(通常是一个固定电压)来产生输出信号,实现对输入信号最大值的检测。
运放最大值电路的设计要点包括:确定参考电压的大小、选择合适的运放工作模式、确定输入和输出电阻的值、选择合适的电源电压和工作温度等。
这些要点在实际应用中往往需要根据具体的设计要求和电路特性进行调整和优化。
综上所述,运放最大值电路是一种用于获取信号波形最大值的常用电路设计。
通过合理选择电阻、电容和运放配置,可以实现对输入信号最大值的检测和分析,为实际应用提供了便利和可能性。
在未来的研究中,我们可以进一步探索运放最大值电路的应用领域和提高设计性能的方法。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以包括以下内容:文章结构部分旨在介绍本篇文章的整体架构和各个部分的内容安排,以帮助读者更好地理解文章的结构和主题。
本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分介绍了文章的背景和意义,对运放最大值电路的重要性进行了概述,并明确了本文的目的。
引言部分的内容将引起读者对本文主题的兴趣,为后续内容的阐述奠定基础。
正文部分是本文的主体部分,分为两个小节。
2.1节将详细介绍运放的基本原理,包括其定义、结构和工作原理,以便读者对运放的基本概念有一个全面的了解。
经典运放电路分析(经典)
精心整理从虚断,虚短分析基本运放电路运算放大器组成的电路五花八门,令人眼花了乱,是模拟电路中学习的重点。
在分析它的工作原理时,倘没有抓住核心,往往令人头大。
为此本人特搜罗天下运放电路之应用,来个“庖丁解牛”,希望各位看完后有所斩获。
遍观所有模拟电子技术的书籍和课程,在介绍运算放大器电路的时候,无非是先给电路来个定性,比如这是一个同向放大器,然后去推导它的输出与输入的关系,然后得出()1o f i V R V =+,那是一个反向放大器,然后得出o f i V R V =-*……,最后学生往往得出这样一个印象:记住公式就可以了!如果我们将电路稍稍变换一下,他们就找不着北了!? 今天,教各位战无不胜的两招,这两招在所有运放电路的教材里都写得明白,就是“虚短”和“虚断”,不过要把它运用得出神入化,就要有较深厚的功底了。
虚短和虚断的概念由于运放的电压放大倍数很大,一般通用型运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB 以上。
而运放的输出电压是有限的,一般在10V ~14V 。
因此运放的差模输入端电压不足1mV ,两输入端近似等电位,相当于“短路”。
开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等。
“虚短”是指在分析运算放大器处于线性状态时,可把两输入端视为等电位,这一特性称为虚假短路,简称虚短。
显然不能将两输入端当成真正短路。
? 由于运放的差模输入电阻很大,一般通用型运算放大器的输入电阻都在1MΩ以上。
因此流入运放输入端的电流往往不足1uA ,远小于输入端外电路的电流。
故通常可把运放的两输入端视为开路,且输入电阻越大,两输入端越接近开路。
“虚断”是指在分析运放处于线性状态时,可以把两输入端视为等效开路,这一特性称为虚假开路,简称虚断。
显然不能将两输入端当成真正断路。
? 在分析运放电路工作原理时,首先请各位暂时忘掉什么同向放大、反向放大,什么加法器、减法器,什么差动输入……暂时忘掉那些输入输出关系的公式……这些东西只会干扰你,让你更糊涂﹔也请各位暂时不要理会输入偏置电流、共模抑制比、失调电压等电路参数,这是设计者要考虑的事情。
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RF R3
uI3
反相输入求和电路的实质是利 uI1
R 1 i1
iF
RF
用 “虚地”和“虚断”的特点,uI2通 R2 i2
-
过各路输入电流相加的方法来 uI3 R3 i3
A +
uO
`
实现输入电压的相加。
R
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
同相输入求和电路
为了实现同相求和,可将各输入电压加在集成
计算机电路基础
SSPU
第四章 集成运算放大器 及信号处理电路
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
负反馈对放大电路的主要影响
1.稳定放大倍数
2.对输入电阻的影响 串联负反馈可以提高输入电阻; 并联负反馈可以降低输入电阻。
3.对输出电阻的影响 电压负反馈可使输出电阻降低; 电流负反馈可使输出电阻提高。 电阻减小和提高的倍数都是(1+AF)。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
第4章 集成运算放大器及信号处理电路
4.1 集成运算放大器的基本概念 4.2 集成运算放大器的线性应用 4.3 滤波的概念和基本滤波电路 4.4 电压比较电路 退出
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.1 运算放大器的基本概念
4.1.1 运算放大器的指标 4.1.2 运算放大器在线性状态下的工作 4.1.3 运算放大器在非线性状态下的工作 退出
4.1.3 运算放大器在非线性状态下的工作
如果运放的工作信号超出了线性放大的范围, 则输出电压不会再随着输入电压的增长线性增长, 而将进入饱和状态,集成运放的传输特性如图4.1.3 所示。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
1)理想集成运放输出电压uO的值
uO + UOPP
只有两种可能
运放输出分别等于运放的正向最大输出
因为“虚断”,u所以u uI
i1
u R1
uI R1
iF
uo u RF
uo uI RF
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
又因为i1 i,F 所以得
uI uo uI R1 RF
整理可得同相比例运算电路的电压放大倍数为:
Auf
1 RF R1
(4.2.6)
由式4.2.6可知,同相比例运算电路的电压放大倍 数总是大于或等于1。
在其两个输入端均没有电流,
即
i i 0
(4.1.3)
此时,运放的同相输入端和反相输入端的电流都等于零,如
同该两点被断开了一样,这种现象称为“虚断”。
“虚短”和“虚断”是理想运放工作在线性区 时的两个重要结论。这两个重要结论常常作为今后 分析许多运放应用电路的出发点,因此必须牢牢记 住并掌握。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
求:
R1 R1'
在理想条件下,由于“虚 断”,i+=i-=0,利用叠加
RF
定理可求得反相输入端的电
uI uI
R1 R1
i- -
i+
A +
RF
uO 位为
u
RF R1 RF
uI
R1
R1 RF
uO
(4.2.7)
` ` `
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
而同相输入端的电位为
u
RF' R1' RF'
(3) 同相比例运算电路的输入电阻很高,输出电阻很低。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2.3 差分比例运算电路
在图4.2.3中,输入电压uI和分别加在集成运放的反 相输入端和同相输入端,输出端通过反馈电阻RF接 回到反相输入端。为了保证运放两个输入端对地的
电阻平衡,同时为了避免降低共模抑制比,通常要
入电阻为
Rif R1
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
对反相比例运算电路,可归纳得出以下几点结论:
(1) 反相比例运算电路在理想情况下,其反相输入端的电位 等于零,称为“虚地”。因此加在集成运放输入端的共 模输入电压很小。
(2) 电压放大倍数,即输出电压与输入电压的幅值成正比, 负号表示uO和uI相位相反。也就是说,电路实现了反相 比例运算。比值|Auf|决定于电阻RF和R1之比,而与集成 运放内部各项参数无关。只要RF和R1的阻值比较精确而 稳定,就可以得到准确的比例运算关系。比值|Auf|可以 大于1,也可以小于或等于1。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2.1 反相比例运算电路
输入电压uI经电阻R1加到集成运放的反相输入端, 其同相输入端经电阻R2接地,输出电压uO经RF接 回到反相输入端。通常选择R2的阻值为
R2 R1 // RF
(4.2.1)
输入电压(虚短),可得
u u 0
iF RF
uI i1 R1 u- i- -
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
对同相比例运算电路,可归纳得出以下几点结论:
(1) 由于同相比例运算电路不存在“虚地”现象,在选用集 成运放时要考虑其输入端可能具有较高的共模输入电压。
(2) 电压放大倍数,即输出电压与输入电压的幅值成正比, 且相位相同。也就是说,电路实现了同相比例运算。 比值Auf仅取决于电阻RF和R1之比,而与集成运放内部各 项参数无关。只要RF和R1的阻值比较精确而稳定,就可 以得到准确的比例运算关系。一般情况下,Auf值恒大于 1。仅当RF=0或R1=∞时,Auf=1,这种电路称为电压 跟随器。
uI'
(4.2.8)
因为“虚短”,即u u ,所以以上两式相等。 当满足条件 R1 R1' 和 RF RF' 时,整理上式,可求
得差分比例运算电路的电 压放大倍数为
Auf
uO uI uI'
RF R1
(4.2.9)
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
由式(4.2.9)可知,电路的输出电压与两个输入电压 之差成正比,实现了差分比例运算。其比值|Auf|同 样决定于电阻RF和R1之比,而与集成运放内部各项 参数无关。由以上分析还可以知道:差分比例运算 电路中集成运放的反相输入端和同相输入端可能加 有较高的共模输入电压,电路中不存在“虚地”现 象。
运放的同相输入端,但为了保证工作在线性区,要 引入一个深负反馈,反馈电阻RF仍需接到反相输入 端,如图4.2.5所示。
由于“虚断”,i+=0,故对运放的同相输入端, 可列出以下节点电流方程:
uI1 u uI 2 u uI3 u u
R1
R2
R3
R R1
RF
` `` `
uI1
R1 i1
uI2
u
u
=
UOPP Aod
=
12V =±20uV
6 105
如上所述,理想运放工作在线性区或非线性
区时,各有不同的特点。因此,在分析各种应用
电路的工作原理时,首先必须判断其中的集成运
放究竟工作在哪个区域。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
4.2 集成运算放大器的线性应用
4.2.1 反相比例运算电路 4.2.2 同相比例运算电路 4.2.3 差分比例运算电路 退出
理想特性 实际特性
电压+UOPP,或等于其负向最大输出电 压-UOPP,如图4.1.3中的粗线所示。 当u+>u-时, uO=+UOPP 当u+<u-时, uO=-UOPP
(4.1.4) 在非线性区内,运放的差模输入电压非(u线+性区 -u-)的值可能很大,即u+≠u-。 此时,“虚短”现象不复存在。
R 2 i2
A
+
uO
uI3
R 3 i3
R
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
由上式,可解得:
R1
RF
` `` `
uI1
R1 i1
uI2
R 2 i2
A
+
uO
uI3
R 3 i3
R
式中
u
R R1
uI1
R R2
uI 2
R R3
uI 3
R R1 // R2 // R3 // R
又由于“虚短”,即u+=u-,则输出电压为
O
u+-u-
- UO处理电路
2)理想集成运放的输入电流等于零
在非线性区,虽然运放两个输入端的电压不等,即u+
≠u-,但因为理想运放的rid=∞,故仍可认为此时的输入
电流等于零,即
i i 0
(4.1.5)
实际的集成运放的Aod≠∞,因此当u+与u-的差值比较小,
❖ 此外,由于不存在“虚地”现象,集成运放承受 的共模输入电压也比较高,正因为上述原因,在 实际工作中,同相求和电路的应用不如反相求和 电路广泛。
❖为了保证集成运放两个输入端对地的电阻平衡, 同相输入端电阻的阻值应为
RI R1 // R2 // R3 // RF
(4.2.10)
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
由于“虚断”,i- = 0,因此
i1 i2 i3 iF
又因集成运放的反相输入端“虚地”,故上式可写 为
则输出电压为 uI1 uI 2 uI 3 uo
✓ uo是集成运放的输出端电压; ✓ u+和u-分别是其同相输入端和反相输入端的电压; ✓ Aod是其开环差模电压增益。
第四章 集成运算放大器及信号处理电路
1)理想集成运放的差模输入电压等于零
由于集成运放工作在线性区,故输出、输入之间
符合式(4.1.1)所示的关系式。而且,因理想运放的
A即od=∞,所u以 由u式 (4.A1uo.o1d )可 0得
第四章 集成运算放大器及信号处理电路