亚博买球 运算放大器的应用和分类简介

日期:2021-03-14 21:12:21 浏览量: 76

说到运算放大器亚博网页版 ,普通百姓可能并不熟悉,但是它所使用的领域与人们的生活息息相关。作为电路中的重要组件,它已被用于汽车电子,通信和消费等各个领域。发挥了重要作用。所谓的运算放大器是指放大系数非常高的电路单元。在实际电路中,某个功能模块通常与反馈网络结合在一起。它是具有特殊耦合电路和反馈的放大器。输出信号可以是数学运算的结果,例如输入信号的加法,减法,微分和积分。由于它在早期用于模拟计算机中以实现数学运算,因此被称为“运算放大器”。运算放大器具有广泛的应用范围。它不仅可以用于普通放大,还可以完成“加”运算,例如信号的加,减,乘和除。它在滤波器的设计中也起着重要作用。有些运算速度更快,性能更高的运算放大器也可以完成更简单的信号比较任务。您想了解更多有关运算放大器的信息吗? 的以下编辑将介绍运算放大器的应用,分类,使用作弊技巧和应用设计技巧。让我们看一下!

运算放大器的应用及其分类介绍

运算放大器的应用

1、反比例电路:

反比例电路如下图所示,输入信号加到反相输入端,同相输入端通过电阻接地。 Uo =(-Rf / R 1) Ui。

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2、同向比例电路:输入信号加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地; Uo =(1 + Rf / R 1) Ui。

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3、差分比例电路:输入信号分别加到反相输入端子和同相输入端子。

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([1) R1 + Rf R3 Rf;

(2) Uo = -------(Ui2 -------- Ui1 -------);

([3) R1 R2 + R3 R1 + Rf;

(4)如果Rf = A * R1,R3 = A * R2;

(5),则上式变为:Uo = A *(Ui2-Ui 1);

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(6)是如图所示的差分放大器的零位偏移电路。将偏移量调整电压引入差分放大器电路时,不应影响差分模式信号的平衡。 ,R 3、 R5由一个高比例分压器组成,在R2'的右端提供一个可变电势,然后再将电压分别除以R1'和R2',以获得同相输入端的失调调节电压通常,R5的电阻很小,目的是提高分压比,为了获得更高的精度,有时为了减小引入的共模误差,有必要对R2进行微调。 ',以确保以下公式成立。

([7) R2 / R1 =(R2'+ R 5) / R1'。

(8)中所示的电路。其偏移电压调整范围由以下公式确定:

失调电压调整范围= VD(R5 /(R3 + R 5))(R1'/ R1'+ R2')

(9)根据上图,取VD = 15V,失调电压调整范围=±7. 5mV

注:原文的最后结论是偏移电压调整范围=±15mV。个人认为计算错误。

运算放大器的分类

1、通用类型

通用运算放大器是为通用设计的。这类设备的主要特点是价格低,产品量大,适用范围广,其性能指标可适用于一般用途。例如,以场效应管作为输入级的μA741(单运放),LM358(双运放),LM324(四运放)和LF356都属于此类。它们是目前使用最广泛的集成运算放大器。

2、高阻型

这种类型的集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流很小,通常>1GΩ〜1TΩ,IB为几皮安至几十皮安。实现这些指标的主要措施是使用场效应管的高输入阻抗来形成运算放大器的差分输入级。使用FET作为输入级不仅具有高输入阻抗和低输入偏置电流,而且具有高速,宽带和低噪声的优点,但是输入失调电压相对较大。常见的集成器件包括具有更高输入阻抗的LF35 5、 LF347(四个运算放大器)和CA313 0、 CA3140。

3、低温漂移型

在精密仪器,微弱信号检测和其他自动控制仪器中,始终希望运算放大器的失调电压应很小并且不会随温度变化。为此设计了低温漂移运算放大器。当前常用的高精度,低温漂移运算放大器包括OP0 7、 OP2 7、 AD508和由MOSFET组成的斩波稳定零漂移器件ICL7650。

4、高速型

在快速A / D和D / A转换器和视频放大器中,集成运算放大器的转换速率SR必须很高,单位增益带宽BWG必须足够大。它不适用于通用集成运算放大器。适用于高速应用。高速运算放大器的主要特点是高转换率和宽频率响应。常见的运算放大器包括LM31 8、μA715等,SR = 50〜70V / usim体育平台 ,BWG> 20MHz。

5、低功耗类型

由于电子电路集成的最大优点是使复杂的电路小巧轻便,随着便携式仪器的应用范围的扩大,有必要使用低电源电压和低功耗的运算放大器。常用的运算放大器有TL-022C,TL-060C等,其工作电压为±2V〜±18V,电流消耗为50〜250μA。当前,某些产品的功耗为μW。例如,ICL7600的电源为1. 5V,功耗为10mW,可以由单个电池供电。

6、高压大功率类型

运算放大器的输出电压主要受电源限制。在普通运算放大器中,最大输出电压通常仅为数十伏,而输出电流仅为数十毫安。为了增加输出电压或增加输出电流,必须在集成运算放大器的外部增加一个辅助电路。高电压大电流集成运算放大器可以输出高电压和大电流,而无需任何其他电路。例如,D41集成运算放大器的电源电压可以达到±150V,μA791集成运算放大器的输出电流可以达到1A。

7、可编程控件类型

在使用仪器和仪表的过程中,将涉及范围问题。为了获得固定的电压输出,必须改变运算放大器的放大倍数。例如:当运算放大器的放大倍数为10倍且输入信号为1mv时,输出电压为10mv,当输入电压为0. 1mv时,输出仅为1mv,为了得到10mv的放大倍数必须将其更改为100。创建了程序控制的运算放大器来解决此问题。例如,PGA103A,通过控制引脚1和2的电平来改变放大倍数。

使用运算放大器的秘诀

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1、请注意输入电压是否超过限制

图1-1是ADI OP07数据手册中输入电特性的一部分。可以看出,在电源电压为±15V的条件下,输入电压范围为±1 3. 5V,如果输入电压超出范围,则运算放大器将无法正常工作,并且会有出现一些意想不到的情况。

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某些运算放大器未在输入电压范围上标记,但在共模输入电压范围上标记。图1-2是TI TLC2272数据表的一部分。在单电源+ 5V的条件下,共模输入范围为0- 3. 5V。实际上,当运算放大器正常工作时,同相端子和反相端子的输入电压基本相同(虚拟短路和虚拟断开),因此“输入电压范围”和“共模输入电压范围” “都是同一件事。

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2、请勿将电容器直接与运算放大器的输出并联

在DC信号放大电路中,有时为了降低噪声,将去耦电容器直接连接到运算放大器的输出端(如图2- 1)所示。尽管DC信号被放大了运算放大器 应用,但它还是被放大了)。这样做是不安全的..当输入阶跃信号或上电时,运算放大器的输出电流将相对较大,并且电容器将改变环路的相位特性,从而导致正确的去耦电容器应形成一个RC电路,即在运算放大器的输出端串联一个电阻,然后在其内部连接一个去耦电容器。并联(如图2- 2)所示。这样可以大大降低运算放大器的瞬时输出电流,并且不会影响环路的相位特性,并且可以避免振荡。

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3、请勿在放大电路的反馈回路中并联电容器

如图3-1所示,它也是用于DC信号放大的电路。为了去耦,电容器被意外地连接到反馈回路,并且反馈信号的相位改变,并且很容易振荡。 。因此,在放大电路中,反馈回路不能添加任何影响信号相位的电路。如图3-2所示,这延伸到稳压电源电路,并且连接到反馈引脚的C3错误。为了减少纹波,可以将C3和R1并联,以适当增加纹波的负反馈效应并抑制输出纹波。

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4、请注意运算放大器的输出摆幅

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任何运算放大器都不能成为理想的运算放大器,并且输出电压不能达到电源电压。通常,基于MOS的运算放大器是轨到轨运算放大器。输出在空载条件下可以达到电源电压,但是输出将承受一定的负载,负载越大,输出的下降幅度就越大。基于晶体管的运算放大器的输出幅度的相对值较小。某些运算放大器的输出幅度比电源电压小2〜6V。例如,NE553 2.图4-1显示了TI的TLC2272在+ 5V电源下的输出特性。它属于轨到轨运算放大器。如果将此设备用作ADC采样的前置放大器(如图4- 2)所示,单电源+ 5V电源,那么当输入接近0V时亚博lol ,输入和输出将变为非线性。解决方案是引入一个负电源,例如在引脚4上添加一个-1V负电源,以使输出和输入在整个输入范围内都是线性的。

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5、请注意反馈回路的布局

反馈回路的组件必须靠近运算放大器,PCB走线应尽可能短,同时要避免诸如数字信号和晶体振荡器之类的干扰源。如果反馈回路的布局不合理,则很容易引入噪声,从而严重引起自激。

6、请注意电源过滤

运算放大器的电源滤波器不可忽略。电源质量直接影响输出。尤其是对于高速运算放大器,电源纹波会对运算放大器的输出产生很大的干扰,如果损坏,它会变成自激振荡。因此,最好的运算放大器滤波器是在运算放大器的电源引脚旁边添加一个0. 1uF的去耦电容器和一个数十uF的钽电容器,或者串联一个小的电感器或磁珠,效果会更好。

运算放大器应用设计技巧

一、如何实现弱信号放大?

传感器+运算放大器+ ADC +处理器是运算放大器的典型应用电路。在此应用中,一个典型的问题是传感器提供的电流非常低。在这种情况下,如何完成信号放大?对于弱信号的放大,用单个放大器很难获得好的结果。必须使用一些特殊的方法和传感器激励方法,并且使用同步检测电路结构可以获得非常好的测量结果。这种同步检测电路类似于锁定放大器的结构,包括传感器的方波激励,电流至电压放大器以及同步解调。应当注意,电流至电压放大器需要选择输入偏置电流非常低的运算放大器。另外,同步解调需要使用双SPDT模拟开关。在选择运算放大器凤凰彩票app ,电容器和电阻器时,应特别注意选择高阻抗,低噪声工作和低噪声电阻器。这里有一些建议:

1、设计电路时请注意平衡,请尝试使其平衡,这在抑制干扰方面很有效。这些内容可以在诸如National Semiconductor,BB(被TI收购),ADI和其他运放公司的公司的设计手册中找到。

2、建议添加金属屏蔽层覆盖弱信号部分(打开小模具),并将金属体连接到电路接地,这样可以大大提高电路的抗干扰能力。

3、对于传感器的nA电平输出,请选择一个输入电流为pA电平的运算放大器。如果对速度的要求不高,则运算放大器并不昂贵。仪表放大器当然是最好的,但是成本更高。

4、如果使用非仪器运算放大器,则反馈电阻不应太大华体会app官方下载 ,并且M欧姆电平更好。否则,电阻要求相对较高。在后期阶段,进行两级放大,并在中间添加一个简单的高通电路以抑制50Hz干扰。

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二、运算放大器偏置设置

当双电源连接到单个电源电路时,偏置电压的设置有时会遇到一些难题,例如用作偏置的直流电压是通过电阻分压还是连接到参考电压电压源。 ?使用参考电压源,精度很高,此外,可以提供较低的交流旁路。使用电阻器成本低廉且方便。如果使用参考电压,则效果最佳。该参考电压可使系统设计获得最小的噪声和最高的PSRR。但是,如果使用电阻分压器方法,则必须考虑电源纹波对系统的影响。这种方法具有较高的噪声和较低的PSRR。

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三、如何解决运算放大器的零漂移问题?

例如,将压电加速度传感器连接到电荷放大器以实现电荷-电压转换,但是当该传感器动态工作时,电荷放大器的输出电压不会恢复为零。如何解决这个问题?

1、首先分析导致零漂移的几种可能性:

(1)反馈电容器的ESR特性不好,并且随电荷量而变化;

(2)反馈电容器两端没有并联电阻。为了稳定放大器的工作并减少零漂移,反馈电容器两端的并联电阻形成一个直流负反馈,以稳定直流电。放大器的工作点;

(3)您选择的运算放大器的输入阻抗不够高,从而导致电荷泄漏和零漂移。

2、设计时,使干扰源的漂移较小,并使电缆电阻较大,这样可以减少零漂移。运算放大器的开环输入阻抗应较高,运算放大器的反馈电阻应较小,也就是说,反馈电阻的作用是防止漂移并稳定直流工作点。但是,如果反馈电阻太小,也会影响放大器频率的下限。因此,必须综合考虑!此外,使用开关电容器电路的技术和同步检测电路的结构可以有效地使零漂移。

以上是编辑介绍的运算放大器的应用,分类,使用作弊技巧和应用设计技巧。如今,低功耗,小尺寸系列运算放大器已经离不开人们的日常生活,这是因为智能电话和平板电脑的普及和快速替代,低功耗,小尺寸,超低功耗和小占地空间。运算放大器在现代通信技术中起着越来越重要的作用,并且功能分类越来越详细,包括低功耗,高精度运算放大器,低功耗,高性能运算放大器,低功耗,小尺寸运算放大器等。是智能手机,平板电脑和便携式医疗设备等应用的理想选择。高精度运算放大器 应用,低噪声运算放大器通常用于在进入模数转换器(ADC)之前调节来自传感器的温度,压力和光信号。主要评估指标包括输入失调电压和输入电压噪声,两个运算放大器指标。高压运算放大器适用于输入信号大于10V或±5V且需要高精度输出的应用。当前,最先进的高压运算放大器可以处理高达38V(单电源)或±19V(双电源)的输入信号。随着工业产品开发和生产的需求,将来可能会出现其他类型的运算放大器。

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