运算放大器设计及应用
--电子工程师必备手册(下)
电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
目录:
一, 运算放大器设计应用经典问答集粹 二, 四类运算放大器的技术发展趋势及其应用热点
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一, 运算放大器设计应用经典问答集粹
1. 用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路 问: 用运算放大器做正弦波振荡器在学校时老师就教过,应该是一个常用的电路.现在我做了几款,实际效果都 不理想.哪位做过,可否透露些经验或成功的电路 答: (1) 用以下方法改进波形质量: 选用高品质的电容;对运放的电源进行去耦设计;对震荡器的输出信号进行滤波处理. (2) 我曾经在铃流源电路中用到一种带有 AGC 电路的文氏电桥振荡器,用来产生 25Hz 的正弦波,如图所示. 图中使用二极管限幅代替非线性反馈元件,二极管通过对输出电压形成一个软限幅来降低失真.文氏电桥或 低失真的特性要求有个辅助电路来调节增益,辅助电路包括从在反馈环路内插入的一个非线性元件,到由外 部元件构成的自动增益控制(AGC)回路.通过 D1 对正弦波的负半周取样,且所取样存于 C1 中,选择 R1 和 R2,必须使 Q1 的偏置定在中心处,使得输出电压为期望值时, (RG+RQ1)=RF/2.当输出电压升高时, Q1 增大电阻,从而使增益降低.在上图所示的振荡器中,给运算放大器的正输入端施加 0.833V 电源,使输 出的静态电压处在中心位置处(Vcc/2=2.5V) 这里 Q1 多数用的是小信号的 MOSFET 2N7000 , (N 沟道,60V, 7.5 欧) ,D1 则选用 1N4148.以上供你参考. (3)
为克服 RC 移相振荡器的缺点,常采用 RC 串并联电路作为选频反馈网络的正弦振荡电路,也称为文氏电桥振 荡电路,如图 Z0820 所示.它由两级共射电路构成的同相放大器和 RC 串并联反馈网络组成.由于 φA= 0,这 就要求 RC 串并联反馈网络对某一频率的相移 φF=2nπ,才能满足振荡的相位平衡条件.下面分析 RC 串并 联网络的选频特性,再介绍其它有关元件的作用. 图 Z0820 中 RC 串并联网络在低,高频时的等效电路如图 Z0821 所示.这是因为在频率比较低的情况下, (1/ωC)>R,而频率较高的情况下,则(1/ωC)100MHz,符合设计要求. 注:这里假设所提的 1000MHz 运放的增益带宽积等于其单位增益时的-3dB 带宽. (2) 估算放大器的带宽,要用到运放带宽积的概念,带宽积=增益 X(-3dB 带宽) .按专家所给出的以上计算 方法即可估算系统带宽. (3)
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3. 把负电压转成正值 问: 我需要把负电压转成正值,范围是-0.494 至-0.221V,想接一个反向比例运算电路,但是 LM358 接出来不 对,op07 可以,但是 op07 需要正负 15v 供电,比较麻烦. 请各位推荐一个正负 5v 供电的运放,谢谢了. 答:
(1) 不知你要的输出电压是多少,可以用 SGM358 试试电源电压是正负 2.75(最大) (2) 输出电压就是正的啊,0.221 至 0.494V,就是一个反相比例运算电路.我再重说一下吧,其实很简单,
就是把一个-0.494 至-0.221V的电压转成正的即可, 请大家推荐一种正负 5V 供电的运放. 之前我在 multisim 上用 LM358 模拟过,但是结果不对.用 op07 可以,但是需要正负 15V 供电,比较麻烦.谢谢各位了!
(3) 楼主的问题,首先需要认真查看商品的技术规范(http://wwwk.heltech.edu.hel.fi/ideaport/d/lm358.pdf) ,
问题自然明了.答案是:合格的 LM358 在+/-5V 电源和 RL>=10KOhm 的条件下,能够满足将幅度低于-1V 的低频或直流信号做等幅反向转换或传输.这里,不要被单电源运放的名称所迷惑.单电源运放依然可以很 好地工作在双电源供电的工作环境里.不过是因为其比常规/标准运放具有更宽,更接近 Vcc/Vee 电源端电压 的输入/输出能力与特性,才有此专称,两者的结构本质上相同.通用运放在线性传输范围,依然有很多实际 的单电源供电应用.楼主在模拟/仿真 LM358 时,可能将供电设置成正极性单电源的方式,而一般的仿真软 件,可能将输入电压条件内置为 Vcc/Vee 电源端电压的范围,输入电压已经超出限度,结果自然不正常.从 LM358 的 PNP 差分输入结构看,+5V 单电源结构即有可能基本满足(一定条件下)初始的要求;而 CA3140 (http://www.ee.washington.edu/stores/DataSheets/linear/ca3140.pdf)的 PMOS 差分输入结构在单电源条 件 下 , 满 足 要 求 的 可 能 性 更 大 . OP-07 运 放 +/-5V 也 是 可 正 常 工 作 的 (http://www.ortodoxism.ro/datasheets/nationalsemiconductor/OP-07.pdf) 前期分析极为重要, . 但还得通过 实际验证.一个反向比例器的验证测试,在面包板上极为便捷.若有测量仪器就更为方便与直接 (Tek-577-178,BJ4840) .通过测量,还可评估一下所用仿真工具的智能程度与符合实际的概率.供参考. 4. 微弱交流信号的提取与放大的问题 问:我的有用信号是 1~100nA 频率 1k~10khz 的交流信号,但是接收信号中又存在 1uA 左右的直流电流,我 电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)

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