运算放大器基础知识
时间:2023-01-10 11:00:00
文章目录
- 前言
- 一、内部电路运输原理?
- 二、运输的参数和特性
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- 1.输入输出特性曲线
- 2.主要参数
- 三、运放常用应用
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- 1.加法器
- 2.减法器
- 3.阅读电路和指数电路
- 4.乘法器和除法器
- 5.乘客和开平方根电路
- 6.积分电路
- 7.微分电路
- 8.PID电路
前言
电路设计总是需要操作放大器,但我不知道操作放大器的选择参数和操作放大器的原理。
例如:选择放大器的带宽有什么作用?为什么要特别标注运放带宽?
众所周知,晶体管可以制作放大电路、电流控制三级管或基于电压控制的场效应管。在使用晶体管制放大电路时,我们需要根据不同的放大倍数改变电路中的电阻和电容,这是非常不方便的,所以我们引入了反馈的概念,得到了反馈运算放大器。
可得Y=AX/(FA 1)因为A是通用放大器的增益,无限大,可以简化为Y=X/F,通过调节反馈系数F来调节系统增益,实现不同的运算,所以称为运算放大器。
与晶体管外围电路的调节相比,反馈系数F的调节要考虑的因素要少得多,基本上只需要考虑电阻值的大小,这是非常方便的!
一、内部电路运输原理?
运输本质上是由一堆晶体管组成的集成电路,会被包装成芯片,常见的有8脚或14脚。
我们以LF以411芯片为例,查看其内部电路结构:
简化芯片内部的详细结构后,得到下图所示的简化结构图:
1.首先是I1、J1、J2和Q3组成差分输入级,J1和J2使电路具有高输入阻抗,恒流源I提供静态偏置电流,是恒流源偏置电路,具有高共模抑制比的效果。Q三是恒流源负载,增加核心放大器J2.电压增益。
2.中间级放大:I2和Q5,是一个共射级放大电路,I2.增加核心放大器的恒流源负载Q5电压增益。
3.D2、D3、Q8和Q9组成克服交叉失真互补推挽输出级
大多数运输内部的结构框图如下:
运输简化原理图:
当V >V-,输出端电压接近Vs ,反之Vout接近于Vs-。
下面是LM741运输内部结构:
二、运输的参数和特性
1.输入输出特性曲线
下图为理想输出输入输出特性曲线:
运放处于深度负反馈状态,运放工作在线区域,有虚短和虚断现象, 在非线性工作区域加入正反馈,
2.主要参数
开环电压增益:一般很大,10万倍甚至100万倍
输入失调电压:一般很小,AD8065输入失调电压为1.5mV
输入偏置电流:MOSFET输入偏置电流一般低于nA,如AD8065输入偏置电流为1pA
输入失调电压温度漂移:
输入失调电流的温度漂移:
共模抑制比:AD8065:-100dB
压摆率:100v/uS
建立时间:
单位增益带宽(0时增益对应信号的工作频段):
-3dB增益带宽:145MHz
三、运放常用应用
1.加法器
虚短和虚断只出现在线性工作区,即引入负反馈。基于此,可以制造各种操作电路。
2.减法器
上图为加法器,下图为减法器:
Vo=V1-V2
3.阅读电路和指数电路
对数电路:
指数电路:
4.乘法器和除法器
乘法器和除法器可以基于上述电路获得:
5.乘客和开平方根电路
乘方电路:
开平方根电路: