运放的应用汇总-学习笔记

运放的应用，原理与电路--学习汇总

一、原理

1.特性

运算放大器又称运放，其实就是一个差分输入、多级、直接耦合、高增益放大电路，用集成电路工艺生产在一个单芯片集成电路中。它是一种内部为直接耦合的高放大倍数的集成电路，其内部电路可由图①的方框图表示。它有两个差分输入端，一个或者两个输出端，两个供电电源端。

由于一般说来，运放的输入电阻很大，开环增益也很大，输出电阻很小，可以将之视为理想化的，这样就能得到：Ri≈∞，Ro≈0，A≈∞。由A≈∞,得到U+≈U-，于是两个输入端可以近似看作短路（称为“虚短”）；

如果同向输入端接地，反向输入端与地几乎同电位（称为“虚地”）。由Ri≈∞可知，输入端电路近似等于0，故可把输入端看作是断路（称之为“虚断”）。

2.注意点

1)运放可以放大直流信号，也可以放大交流信号

2)运放的供电方式有单电源和双电源；单电源供电无法输出零。

二、应用

运放常见电路图

1.放大电路

工作在线性状态，负反馈

1）反相放大器

闭环放大器的输入阻抗近似为R1

2）同相放大器

同相放大器的输入阻抗是非常高的

Vo=（1+R2/R1）Vin

还有一个特殊运用：跟随器/射随器，Rf=0ohm(直连线),放大倍数为1--带载能力强

3）差分电路（和差电路）

4）求和电路

①反相求和

②同相求和

输出公式为：UO=(1+Rf/R1)[U1×Ri2//Ri3/(Ri1+Ri2//Ri3)+U1×Ri1//Ri3/(Ri2+ Ri1//Ri3)+U1×Ri1//Ri2/(Ri3+Ri1//Ri2)],

当Ri1=Ri2=Ri3时，UO=1/3×(U1+U2+U3)×(1+Rf/R1),

若取Rf=2Ri1，则UO=U1+U2+U3，是一个完美的加法电路

5）积分电路

可用来计算一个连续变化信号的结果

积分电路的用途：

①输入为阶跃信号*，输出为累积的电压，常用于功放ALC电路上，如下图7.1.17-a

②将方波变为三角波

③将三角波变为正弦波

④输入正弦波，输出分余弦波，相位相差90°

以下为模电书摘要

在实用电路中，为了防止低频信号增益过大，常在电容上并联一个电阻加

以限制。

注意：阶跃信号含义？---由图可知，U(t)在t>0时等同于直流信号，但它又不是纯粹的直流信号，它在t=0处有跳变，因此其频谱不是仅在=0处有一个冲激函数(这对应于信号的直流特性)，而且还会含有其它众多的频率分量。

单位阶跃经常用来描述那些突然接入的直流电压。有时用来描述突然接入又马上断开的信号。可近似为窄的方脉冲甚至单位冲激。

⑤其它用途：

A.在电子开关中用于延迟；

B.去除高频干扰；

C.移相；

D.在模数转换中将电压量变为时间量。

6）微分电路

用来确定改变的信号的变化速率

微分器的应用场合：

可把矩形波转换为尖脉冲波，微分电路的输出波形只反映输入波形的突变部分，即只有输入波形发生突变的瞬间才有输出。

①正弦波变成余弦波

②把三角波变为方波

③方波变成脉冲输出

④其他

注：实际上微分器并未广泛应用，这是因为增益随着频率上升而使得它易于接受干扰和产生不可预测的振荡。

7）对数和指数运算电路

①对数电路

②指数电路

8）有源滤波电路

有源滤波电路仍属于运放的线性应用电路。滤波功能由RC网络完成，运放构成比例运算电路用以提供增益和提高带负载能力。与无源滤波电路相比有以下优点：

①负载不是直接和RC网络相连，而是通过高输入阻抗和低输出阻抗的运放

来连接，从而使滤波性能不受负载的影响；

②电路不仅具有滤波功能，而且能起放大作用。

2.举例，案例

3.比较器

工作在非线性，正反馈等

3.1非线性应用:

是指由运放组成的电路处于非线性状态，输出与输入的关系u0=f(ui)是非线性函数。确定运放工作区的方法:判断电路中有无负反馈。

若有负反馈，则运放工作在线性区;

若无负反馈，或有正反馈，则运放工作在非线性区。

3.2处于非线性状态运放的特点:

1）虚短路不成立。

2）输入电阻仍可以认为很大。:

3）输出电阻仍可以认为是0。

3.3比较器的功能是比较两个电压的大小。

常用的幅度比较电路有电压幅度比较器、窗口比较器和具有滯回特性的施密特触发器。这些比较器的阈值是固定的，有的只有一一个阈值，有的具有两个阈值。

比较器的基本特点为:

1)工作在开环或正反馈状态。

2)开关特性，因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。

3)非线性，因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。

4.运算放大器和电压比较器的区别

从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。

比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。

运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。

电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿）。

两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。

5.其他

By bingge

Data:20191118