单电源运算放大器的使用Word文档下载推荐.docx

单电源运算放大器的使用Word文档下载推荐.docx

《单电源运算放大器的使用Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《单电源运算放大器的使用Word文档下载推荐.docx（22页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Rail）的，如果运放的输出或者输入不支持轨至轨，接

近输入或者接近输出电压极限的电压可能会使运放的功能退化，所以需要仔细的参考数据手册是否输入和输出是否都是轨至轨。

这样才能保证系统的功能不会退化，这是设计者的义务。

1.2虚地

单电源工作的运放需要外部提供一个虚地，通常情况下，这个电压是VCC/2图二的电路可以用来产生VCC/2的电压，但是他会降低系统的低频特性。

+Vcc

O

图二

R1和R2是等值的，通过电源允许的消耗和允许的噪声来选择，电容C1是一个低通滤波器，用来减少从电源上传来的噪声。

在有些应用中可以忽略缓冲运放。

在下文中，有一些电路的虚地必须要由两个电阻产生，但是其实这并不是完美的方法。

在这些例子中，电阻值都大于100K当这种情况发生时，电路图中均有注明。

1.3交流耦合

虚地是大于电源地的直流电平，这是一个小的、局部的地电平，这样就产生了一个电势问题：

输入和输出电压一般都是参考电源地的，如果直接将信号源的输出接到运放的输入端，这将会产生不可接受的直流偏移。

如果发生这样的事情，运放将不能正确的响应输入电压，因为这将使信号超出运放允许的输入或者输出范围。

解决这个问题的方法将信号源和运放之间用交流耦合。

使用这种方法，输入和输出器件就都可以参考系统地，并且运放电路可以参考虚地。

当不止一

个运放被使用时，如果碰到以下条件级间的耦合电容就不是一定要使用：

第一级运放的参考地是虚地，第二级运放的参考地也是虚地，这两级运放的每一级都没有增益。

任何直流偏置在任何一级中都将被乘以增益，并且可能使得电路超出它的正常工作电压范围。

如果有任何疑问，装配一台有耦合电容的原型，然后每次取走其中的一个，观察电工作是否正常。

除非输入和输出都是参考虚地的，否则这里就必须要有耦合电容来隔离信号源和运放输入以及运放输出和负载。

一个好的解决办法是断开输入和输出，然后在所有运放的两个输入脚和运放的输出脚上检查直流电压。

所有的电压都必须非常接近虚地的电压，如果不是，前级的输出就就必须要用电容做隔离。

（或者电路有问题）

1.4组合运放电路

在一些应用中，组合运放可以用来节省成本和板上的空间，但是不可避免的引起相互之间的耦合，可以影响到滤波、直流偏置、噪声和其他电路特性。

设计者通常从独立的功能原型开始设计，比如放大、直流偏置、滤波等等。

在对每个单元模块进行校验后

将他们联合起来。

除非特别说明，否则本文中的所有滤波器单元的增益都是1。

1.5选择电阻和电容的值

每一个刚开始做模拟设计的人都想知道如何选择元件的参数。

电阻是应该用1欧的还是应该用1兆欧的？

一般的来说普通的应用中阻值在K欧级到100K欧级是比较合适的。

高速的应用中阻值在100欧级到1K欧级，但他们会增大电源的消耗。

便携设计中阻值在1兆级到10兆欧级，但是他们将增大系统的噪声。

用来选择调整电路参数的电阻电容值的基本方程在每张图中都已经给出。

如果做滤波器，电阻的精度要选择1%E-96系列（参看附录A）。

一但电阻值的数量级确定了，选择标准的E-12系列电容。

用E-24系列电容用来做参数的调整，但是应该尽量不用。

用来做电路参数调整的电容不应该用

5%的，应该用1%。

2.1放大

放大电路有两个基本类型：

同相放大器和反相

放大器。

他们的交流耦合版本如图三所示。

对于交流

电路，反向的意思是相角被移动180度。

这种电路米

用了耦合电容——Cin。

Cin被用来阻止电路产生直

流放大，这样电路就只会对交流产生放大作用。

如果

在直流电路中，Cin被省略，那么就必须对直流放大

进行计算。

在高频电路中，不要违反运放的带宽限制，这是非常重要的。

实际应用中，一级放大电路的增益通常是100倍（40dB），再高的放大倍数将引起电路的振荡，除非在布板的时候就非常注意。

如果要得到一个放大倍数比较的大放大器，用两个等增益的运放或者多个等增益运放比用一个运放的效果要好的多。

INVERTING

6lr»

=-R2R1

R3=R1||R2

forminimum«

rrcrduetoinputbiascurrent

Vo<

rf

NONINVERTIt^G

（Lai再=1+R2*R1InputimpeOance=R1||R2rn|n>

rnuiTi?

rr^fHue

toInputbu^current

■Jct+左

•WC£

4

R2

Vtrnl

'

4■.2

图三

2.2衰减

传统的用运算放大器组成的反相衰减器如图四所示

在电路中R2要小于

R1。

这种方法是不被推荐的，因

Vcc7

图四

A

VCOl

图五

11

Gain-一R2^R1

lorminimumwordu^loinputbiascurrent

。

正确的方法是用图五的电路。

在表一中的一套规格化的R3的阻值可以用作产生不同等级的衰减。

对于表中没有的阻值，可以用以下的公式计算

R4（Vo/Vin）/（2-2（Vo/Vin））

如果表中有值，按以下方法处理：

为Rf和Rin在1K到100K之间选择一个值，该值作为基础值。

将Rin除以二得到RinA和RinB。

将基础值分别乘以1或者2就得到了Rf、Rin1和

Rin2,如图五中所示。

在表中给R3选择一个合适的比例因子，然后将他乘

以基础值。

比如，如果Rf是20K,RinA和RinB都是10K那么

用12.1K的电阻就可以得到一3dB的衰减。

DBPadl

VouVVin

R3

LOO00

.

05

094订1

8.4583

1

0.8013

4.09Z7

2

07943

09X11

?

0了（V9

121?

D

3.01

0.7071

1.2071

3.52

066B7

1.000

4

06310

0.8S49

5

05623

0.6424

6

0.5012

0.5024

6412

（J.50DO

05000

7

0.44B7

0.4036

B

□39&

03307

9

0.32g

0.2750

9S4

033X3

o

10

0.31&

02312

12

02512

0.1677

12.04

0.2500

0.1667

139R

0.2000

012恥

15

0J77&

0.1031

1556

010G0

1690

□142&

OOS333

16

0J259

007201

1806

0.1250

0.07143

1908

0.1111

0.&

6250

0"

WM

005556

25

0.05B2

002979

30

0.031&

0.01633

40

oni（M

ooosnsi

50

0332

0.001586

{）OOW

00005005

表一

图六中同相的衰减器可以用作电压衰减和同相缓冲器

使用。

——_—一—

¥

0«

f

NONIIMVERTING

ComponQntva|u*$

R1

ftormaIHadtounity5

Vi•寸一]]

Figurc6hhloninv&

rtingAttenuation

图六

2.3加法器

图七是一个反相加法器，他是一个基本的音频混合器但是该电路的很少用于真正的音频混合器。

因为这会逼近运放的工作极限，实际上我们推荐用提高电源电压的办法来提高动态范围。

同相加法器是可以实现的，但是是不被推荐的。

因为

信号源的阻抗将会影响电路的增益。

MONINWERTING

图七

2.4减法器

就像加法器一样，图八是一个减法器。

一个通常的应用就是用于去除立体声磁带中的原唱而留下伴音（在录制时两通道中的原唱电平是一样的，但是伴音是略有不同的）。

2.5模拟电感

图九的电路是一个对电容进行反向操作的电路，它用来模拟电感。

电感会抵？

电流的变化，所以当一个直流电平加到电感上时电流的上升是一个缓慢的过程，并且电感中电阻上的压降就显得尤为重要。

vccno

图八

+VCC

Q

L=RVR2*C1

Vcc/26

图九

电感会更加容易的让低频通过它，它的特性正好和电容相反，一个理想的电感是没有电阻的，它可以让直流电没有任何限制的通过，对频率是无穷大的信号有无穷大的阻抗。

如果直流电压突然通过电阻R1加到运放的反相输入端上的时候，运放的输出将不会有任何的变化，因为这个电压同过电容C1也同样加到了正相输出端上，

运放的输出端表现出了很高的阻抗，就像一个真正的电感一样。

随着电容C1不断的通过电阻R2进行充电，R2上电压不断下降，运放通过电阻R1汲取电流。

随着电容不断的充电，最后运放的两个输入脚和输出脚上的电压

最终趋向于虚地（Vcc/2）。

当电容C1完全被充满时，电阻R1限制了流过的电流，这就表现出一个串连在电感中电阻。

这个串连的电阻就限制了电感的Q值。

真正电感的直流电阻一般会比模拟的电感小的多。

这有一些模拟电感的限制：

电感的一段连接在虚地上；

模拟电感的Q值无法做的很高，取决于串连的电阻R1；