硬件设计基础—-运算放大器
1 什么是运算放大器
运算放大器(运放)用于调节和放大
模拟信号,运放是一个内含多级放大电路的集成器件,如图所示:
左图为同相位,Vn端接地或稳定的电平,Vp端电平上升,则输出端Vo电平上升,Vp端电平下降,则输出端Vo电平下降;右图为反相位,Vp端接地或稳定的电平,Vn端电平上升,则输出端Vo电平下降,Vn端电平下降,则输出端Vo电平上升
2 运算放大器的性质
理想运算放大器
具备以下性质:
输入信号V+与V-两端点的电流信号恒为零
,即输入阻抗无限大输出阻抗为零
无限大的电压增益
,这个特性使得运算放大器十分适合在实际应用时加上负反馈组态只放大V + − V − 的部份
。对于两输入信号的相同的部分(共模信号)将完全忽略不计共模信号:
双端输入时,两个信号相同。差模信号:
双端输入时,两个信号的相位相差180度
集成运算放大器有两种工作状态:
线性状态和非线性状态
,当给集成运算放大器加上负反馈电路时,工作在线性状态,如果给集成运算放大器加正反馈电路或当其在开环工作时,工作在非线性状态
工作在线性状态的集成运算放大器有以下特点:
虚短和虚断
虚短:
集成运算放大器的开环放大倍数很大,一般通用型的运算放大器的开环电压放大倍数都在80dB以上,但是运放的输出电压是有限制的,一般 在10V~14V,然而运放的差模输入电压不足1 mV,因此可以输入两端可以近似等电位,就相当于短路
。 开环电压放大倍数越大,两输入端的电位越接近相等,这种特性称之为虚短
虚断:
集成运算放大器具有输入高阻抗的特性,一般同向输入端和反向输入端的输入电阻都在1MΩ以上,所以输入端流入运放的电流往往小于1uA,远小于输入端外电路的电流。所以这里通常可把运放的两输入端视为开路
,并且运放的输入电阻越大,同向和反向输入两端越接近开路。在运放处于线性状态时,根据这个特性可以把两输入端视为等效开路,简称虚断
工作在非线性状态的集成运算放大器具有以下特点:
3 运算放大器的分类
运算放大器按参数可分类为如图所示:
常用型号LM358、LM324
常用型号OP07、AD508
常用型号CF725M
常用型号LF355、CA3130
常用型号LM318、AD8052
常用型号LM321、AD849
常用型号PA44、A791
常用型号PGA103A、LTC6910
4 运算放大器的参数
5 运算放大器的应用
反相放大电路如图所示:
反相放大电路输入输出电压关系:
同相放大电路如图所示:
同相放大电路输入输出电压关系:
加法电路如图所示:
加法电路输入输出电压关系:
减法电路如图所示:
减法电路输入输出电压关系:
积分电路如图所示:
积分电路输入输出电压关系:
微分电路如图所示:
微分电路输入输出电压关系:
差分放大电路如图所示:
差分放大电路输入输出电压关系:
电压跟随器如图所示:
电磁采样放大电路如图所示:
希望本文对大家有帮助,上文若有不妥之处,欢迎指正
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