没志青年
发布于 2025-07-04 / 42 阅读
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硬件基础 - 运算放大器

运放的特点:

  • 输入端阻抗大,可以理解为输入端无电流;输出端阻抗小。

  • 放大的是两个输入端的差值。

虚短:

虚断:

注意,有的比较器是开漏输出,因此要加上拉电阻才能输出高电平。

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基本放大电路

同相放大电路

判断是同相还是反相放大电路,就看信号接入哪个输入端:

  • 同相:+输入信号,-接地。

  • 反相:-输入信号,+接地。

反相放大电路

差分放大电路

一、输出电压公式

计算:

(1)根据虚断,V+和V-上的电流为0,那么:

同相端:

u+=V1R9R9+R10u_+=V_1*\frac{R_9}{R_9+R_{10}}

反相端:这条线上的电流相等

(V2u)R12=(uuo)R13\frac{(V_2-u_{-})}{R_{12}}=\frac{(u_{-}-u_o)}{R_{13}}

(2)根据虚短:u+=uu_+=u_{-}

将上面的式子整合得到:

uo=(V1V2)R13R12u_o=(V_1-V_2)*\frac{R_{13}}{R_{12}}

二、偏置电压

这个在DCDC教程的3.4.4节14分左右有讲解

比如3.3V的交流信号,把R9上的GND换为1.65V

公式变为:

uo=(V1V2)R13R12+1.65u_o=(V_1-V_2)*\frac{R_{13}}{R_{12}}+1.65

三、

R10与C2、R12与C5 低通滤波

R11和C4组成低通滤波器。

交流信号下,C4要变小,也可以去掉。

二、C6的作用

运算放大器放大信号的时候会产生相位的变化,相位大到一定程度,导致信号失真。

另外,由于R11和C4组成低通滤波器的存在,也会加大相位差。

用于相位补偿,改善相位特性,减小失真。

根据频率范围、失真要求等进行确定。

如果是直流信号,可以不加C6

自激振荡是C6解决的,还是R11和C4解决的???

电压跟随器

电阻分压后接电压跟随器。

分压器本身很“弱”,带不动后面的电路。电压跟随器像一个“超人保镖”,保护分压器不受后级电路的影响,并为其提供强大的驱动能力。

理想的分压电路(由两个电阻组成)在空载(输出不接任何东西)时,输出电压确实是精确的1.65V。 但是,一旦你将它连接到任何一个实际电路(我们称之为“负载”,用 RL 表示),问题就出现了。

接入负载 RL 后:负载电阻 RL 与 R2 形成了并联关系。这相当于降低了了下半部分的总电阻。

只要 RL 不是无穷大(所有实际电路都不是),R_parallel 就一定会 小于 R2,从而导致输出电压 V_out' 低于 1.65V。负载越重(RL越小),输出电压下降得越厉害。

电压跟随器具有

极高的输入阻抗:通常为几兆欧姆甚至更高。这意味着它从分压器那里几乎不汲取任何电流。

极低的输出阻抗:通常为几欧姆甚至更低。这意味着它可以 向后面的负载提供相当大的电流,而自身输出电压几乎保持不变。

跨阻放大器

同相求和电路

反相求和电路

积分电路

微分电路

运放的参数

仪表放大器