1、放大電路
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被用來阻止電路產生直流放大,這樣電路就只會對交流產生放大作用。如果在直流電路中,Cin被省略,那么就必須對直流放大進行計算。
在高頻電路中,不要違反運放的帶寬限制,這是非常重要的。實際應用中,一級放大電路的增益通常是100倍(40dB),再高的放大倍數將引起電路的振蕩,除非在布板的時候就非常注意。如果要得到一個放大倍數比較的大放大器,用兩個等增益的運放或者多個等增益運放比用一個運放的效果要好的多。
2、運算放大器減法電路
由e1輸入的信號,放大倍數為R3/R1,并與輸出端e0相位相反,所以:
3.電源供電和單電源供電
所有的運算放大器都有兩個電源引腳,一般在資料中,它們的標識是VCC+和VCC-,但是有些時候它們的標識是VCC+和GND。這是因為有些數據手冊的作者企圖將這種標識的差異作為單電源運放和雙電源運放的區別。但是,這并不是說他們就一定要那樣使用――他們可能可以工作在其他的電壓下。在運放不是按默認電壓供電的時候,需要參考運放的數據手冊,特別是絕對最大供電電壓和電壓擺動說明。
絕大多數的模擬電路設計者都知道怎么在雙電源電壓的條件下使用運算放大器,比如圖一左邊的那個電路,一個雙電源是由一個正電源和一個相等電壓的負電源組成。一般是正負15V,正負12V和正負5V也是經常使用的。輸入電壓和輸出電壓都是參考地給出的,還包括正負電壓的擺動幅度極限Vom以及最大輸出擺幅。
單電源供電的電路(圖一中右)運放的電源腳連接到正電源和地。正電源引腳接到VCC+,地或者VCC-引腳連接到GND。將正電壓分成一半后的電壓作為虛地接到運放的輸入引腳上,這時運放的輸出電壓也是該虛地電壓,運放的輸出電壓以虛地為中心,擺幅在Vom之內。有一些新的運放有兩個不同的最高輸出電壓和最低輸出電壓。這種運放的數據手冊中會特別分別指明Voh和Vol。需要特別注意的是有不少的設計者會很隨意的用虛地來參考輸入電壓和輸出電壓,但在大部分應用中,輸入和輸出是參考電源地的,所以設計者必須在輸入和輸出的地方加入隔直電容,用來隔離虛地和地之間的直流電壓。
通常單電源供電的電壓一般是5V,這時運放的輸出電壓擺幅會更低。另外現在運放的供電電壓也可以是3V也或者會更低。出于這個原因在單電源供電的電路中使用的運放基本上都是Rail-To-Rail的運放,這樣就消除了丟失的動態范圍。需要特別指出的是輸入和輸出不一定都能夠承受Rail-To-Rail的電壓。雖然器件被指明是Rail-To-Rail的,如果運放的輸出或者輸入不支持Rail-To-Rail,接近輸入或者接近輸出電壓極限的電壓可能會使運放的功能退化,所以需要仔細的參考數據手冊是否輸入和輸出是否都是Rail-To-Rail。這樣才能保證系統的功能不會退化,這是設計者的義務。
4.虛地
單電源工作的運放需要外部提供一個虛地,通常情況下,這個電壓是VCC/2,圖二的電路可以用來產生VCC/2的電壓,但是他會降低系統的低頻特性。
R1和R2是等值的,通過電源允許的消耗和允許的噪聲來選擇,電容C1是一個低通濾波器,用來減少從電源上傳來的噪聲。在有些應用中可以忽略緩沖運放。
? ?5.lm158單電源運放減法電路設計
用LM158構成的單運放基本減法電路是怎么樣的呢? 下圖為LM158單運放基本減法電路。
為了消除偏置電流引起的誤差,要求運算放大器兩輸入端的外電路其總電阻必須平衡,即
該電路所用器件LM158。它為單片高增益雙運算放大器,可在較寬范圍的單電源下工作,其電源電流很小且與電源電壓大小無關。
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