《電子技術(shù)應(yīng)用》
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單電源運(yùn)放應(yīng)用圖集(二):基本電路

2009-07-07
作者:網(wǎng)絡(luò)資源

2.1 放大
??? 放大電路有兩個基本類型:同相放大器和反相放大器,。他們的交流耦合版本如圖三所示,。對于交流電路,反向的意思是相角被移動180度。這種電路采用了耦合電容――Cin ,。Cin被用來阻止電路產(chǎn)生直流放大,,這樣電路就只會對交流產(chǎn)生放大作用,。如果在直流電路中,,Cin被省略,那么就必須對直流放大進(jìn)行計算,。

??? 在高頻電路中,,不要違反運(yùn)放的帶寬限制,這是非常重要的,。實(shí)際應(yīng)用中,,一級放大電路的增益通常是100倍(40dB),再高的放大倍數(shù)將引起電路的振蕩,,除非在布板的時候就非常注意,。如果要得到一個放大倍數(shù)比較的大放大器,用兩個等增益的運(yùn)放或者多個等增益運(yùn)放比用一個運(yùn)放的效果要好的多,。

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圖三


2.2 衰減

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傳統(tǒng)的用運(yùn)算放大器組成的反相衰減器如圖四所示,。

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圖四


在電路中R2要小于R1。這種方法是不被推薦的,,因?yàn)楹芏噙\(yùn)放是不適宜工作在放大倍數(shù)小于1倍的情況下,。正確的方法是用圖五的電路。

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圖五

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在表一中的一套規(guī)格化的R3 的阻值可以用作產(chǎn)生不同等級的衰減,。對于表中沒有的阻值,,可以用以下的公式計算

R3=(Vo/Vin)/(2-2(Vo/Vin))

如果表中有值,按以下方法處理:

為Rf和Rin在1K到100K之間選擇一個值,,該值作為基礎(chǔ)值,。
將Rin 除以二得到RinA 和RinB。
將基礎(chǔ)值分別乘以1 或者2 就得到了Rf,、Rin1 和Rin2,,如圖五中所示。
在表中給R3 選擇一個合適的比例因子,,然后將他乘以基礎(chǔ)值,。

比如,如果Rf是20K,,RinA和RinB都是10K,,那么用12.1K的電阻就可以得到-3dB的衰減。

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表一


圖六中同相的衰減器可以用作電壓衰減和同相緩沖器使用,。

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圖六


2.3 加法器

圖七是一個反相加法器,,他是一個基本的音頻混合器。但是該電路的很少用于真正的音頻混合器,。因?yàn)檫@會逼近運(yùn)放的工作極限,,實(shí)際上我們推薦用提高電源電壓的辦法來提高動態(tài)范圍。

同相加法器是可以實(shí)現(xiàn)的,,但是是不被推薦的,。因?yàn)樾盘栐吹淖杩箤绊戨娐返脑鲆妗?/P>

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圖七

2.4 減法器

就像加法器一樣,圖八是一個減法器,。一個通常的應(yīng)用就是用于去除立體聲磁帶中的原唱而留下伴音(在錄制時兩通道中的原唱電平是一樣的,,但是伴音是略有不同的)。

2.5 模擬電感

圖九的電路是一個對電容進(jìn)行反向操作的電路,,它用來模擬電感,。電感會抵?電流的變化,所以當(dāng)一個直流電平加到電感上時電流的上升是一個緩慢的過程,,并且電感中電阻上的壓降就顯得尤為重要,。

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圖八


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圖九


電感會更加容易的讓低頻通過它,它的特性正好和電容相反,,一個理想的電感是沒有電阻的,,它可以讓直流電沒有任何限制的通過,對頻率是無窮大的信號有無窮大的阻抗,。

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如果直流電壓突然通過電阻R1 加到運(yùn)放的反相輸入端上的時候,,運(yùn)放的輸出將不會有任何的變化,因?yàn)檫@個電壓同過電容C1 也同樣加到了正相輸出端上,,運(yùn)放的輸出端表現(xiàn)出了很高的阻抗,,就像一個真正的電感一樣。

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隨著電容C1 不斷的通過電阻R2 進(jìn)行充電,,R2上電壓不斷下降,,運(yùn)放通過電阻R1汲取電流。隨著電容不斷的充電,,最后運(yùn)放的兩個輸入腳和輸出腳上的電壓最終趨向于虛地(Vcc/2),。

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當(dāng)電容C1 完全被充滿時,電阻R1 限制了流過的電流,,這就表現(xiàn)出一個串連在電感中電阻,。這個串連的電阻就限制了電感的Q 值,。真正電感的直流電阻一般會比模擬的電感小的多。這有一些模擬電感的限制:

??? 電感的一段連接在虛地上,;
??? 模擬電感的Q值無法做的很高,,取決于串連的電阻R1;
??? 模擬電感并不像真正的電感一樣可以儲存能量,,真正的電感由于磁場的作用可以引起很高的反相尖峰電壓,,但是模擬電感的電壓受限于運(yùn)放輸出電壓的擺幅,所以響應(yīng)的脈沖受限于電壓的擺幅,。

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2.6 儀用放大器

儀用放大器用于需要對小電平信號直流信號進(jìn)行放大的場合,,他是由減法器拓?fù)涠鴣淼摹x用放大器利用了同相輸入端高阻抗的優(yōu)勢,?;镜膬x用放大器如圖十所示。

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圖十

這個電路是基本的儀用放大電路,,其他的儀用放大器也如圖中所示,,這里的輸入端也使用了單電源供電。這個電路實(shí)際上是一個單電源的應(yīng)變儀,。這個電路的缺點(diǎn)是需要完全相等的電阻,,否則這個電路的共模抑制比將會很低。

圖十中的電路可以簡單的去掉三個電阻,,就像圖十一中的電路,。


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圖十一


這個電路的增益非常好計算。但是這個電路也有一個缺點(diǎn):那就是電路中的兩個電阻必須一起更換,,而且他們必須是等值的,。另外還有一個缺點(diǎn),第一級的運(yùn)放沒有產(chǎn)生任何有用的增益,。

另外用兩個運(yùn)放也可以組成儀用放大器,,就像圖十二所示。

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圖十二


但是這個儀用放大器是不被推薦的,,因?yàn)榈谝粋€運(yùn)放的放大倍數(shù)小于一,,所以他可能是不穩(wěn)定的,而且Vin -上的信號要花費(fèi)比Vin +上的信號更多的時間才能到達(dá)輸出端,。

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