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运放经典电路和公式讲解

作者:fanxiaoxi 时间:2024-06-11 收藏

本章内容你可以在绝大部分应用运放的场合参考,包括一些基础的加减法电路,一些滤波电路,以及我们常遇到的多路运放中有闲置的怎么办?等等经典实用的电路&公式&分析,希望能够拿来就用。

1、反相放大器电路

输入信号通常来自低阻抗源,因为该电路的输入阻抗 由输入电阻器 R1 决定。反相放大器的共模电压等于连接到同相节点的电压,该节点在该设计中接地。

 

公式:Vo=Vi*(-R2/R1)

(注意根据输入信号频率计算最小SR,SR>2*π*Vp*f)

反馈回路加电容,从时域上理解,加快了高频信号从输出反馈到输入的速度。

2. 同相放大器电路

输入信号通常来自高阻抗源(例如 MΩ 级),因为该电路的输入阻抗由运算放大器的极高输入阻抗(例如 GΩ 级)决定。同相放大器的共模电压等于输入信号。

公式:Vo=Vi*(1+R1/R2)

 

3. 差分放大器(减法器)电路

该设计输入 Vi1 和 Vi2 两个信号并输出它们的差值(减法)。输入信号通常来自低阻抗源,因为该电路的输 入阻抗由电阻网络决定。通常使用差分放大器来放大差分输入信号并抑制共模电压。共模电压是两个输入共 用的电压。差分放大器抑制共模信号功能的有效性称为共模抑制比 (CMRR)。差分放大器的 CMRR 取决于 电阻器的容差。

 

公式1:

Vo=Vi1*(-R3/R1)+Vi2*(1+R4/R2)+Vref*(1+R2/R4)*(1+R3/R1)

当R1=R2, R3=R4

公式2:Vo=(Vi2- Vi1)*( R3/R1) +Vref

4、SAR ADC 前端抗混叠滤波器

 

如上图,红框内抗混叠滤波器截至频率一般设计为采样频率的10~20倍分之一。

K=- R1/R2 ,FSF*fc=1/[2π(R2R3C1C2)^0.5]

这里,二阶低通滤波器的标准形式如下:

 

5、多路运放不用的那路怎么弄?

芯片内部,多路之间都有存在寄生回路。当悬空未用的引脚,杂散静电电场会引起输入超出电源轨,可能会导致闭锁,或者引发输出饱和,导致整个系统工作异常。

那么,输入短接接地可行么?答案是 no! 运算放大器的失调电压绝不会完全为零;把 它们短接在一起而进行偏置,同样存在上面提到的闭锁风险。

正确的做法是将不用的那路接成跟随,并将同相输入连接到电源轨之间的某个电位。对于双电源系统,地是理想的选择,但在单电源系统中连接到正或负电源,如果失调电压的极性错误,将引起饱和并导致功率浪费。由于运算放大器输入引起的负载很小,“电源轨之 间的某个电位”可以是电路中任何电位合适的点。

6、运放1~5V转4~20mA

J4输出1~5V,VJ4=Vpin3=Vpin2=VQ1-s≈VQ1-d=Vpin5=Vpin6

因此,R36上电压为1~5V,Q2-Isd=4~20mA。

 

7、运放0~5V转±10V

J3输出0~5V,pin3 给2.5V电压基准,U5B放大四倍,VOG输出±10V.



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