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简要谈一下运放

运放的主要作用:小信号放大,V/I互相转换,有源滤波

运放的三种状态:线性放大(或者衰减),震荡,饱和状态。

线性放大:常用的就是线性放大区。不能开环,必须闭环。因为增益太大了,小的低频信号会引起运放过驱动,从而输出超出范围。

震荡:尽量避开,需要补偿。比如我输入小信号的DC,出来一个正弦,那就是震荡了。

饱和区:输出固定直流,可以当比较器啦。但是翻转不如比较器快。不建议这么使用。开环的时候亦如此。

实际运放具有频率特性:增益频率曲线以-6dB/倍频程或者-20dB/十倍频程下降

要考虑增益带宽积。闭环直流增益越小,闭环带宽就越宽。运放的增益带宽积出厂的时候就定下来了。

   

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2010-11-22 11:19
带凳子来听旅长讲课了!
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yong168
LV.7
3
2010-11-22 11:25
运放是不是差分放大电路啊?早之前看过了,现在一段时间没接触就忘了~!
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2010-11-22 11:28

运放最主要的功能之一便是有源滤波了。

其中主要是二阶有源滤波。

多阶有源滤波主要也是多级二阶串联而成。

比如七阶,可以由一个一阶串3个二阶构成

二阶里面,用的最多的便是巴特沃斯,当然还有契比雪夫。

二阶Butterworth又分2种:同相,反相

同相的称作VCVS

反相的称作MFB。无限增益多反馈。

仅此而已。其实归一化之后可以叫做Sallen-Key,电路形式非常简单。

 

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2010-11-22 11:30
@powercheng
运放最主要的功能之一便是有源滤波了。其中主要是二阶有源滤波。多阶有源滤波主要也是多级二阶串联而成。比如七阶,可以由一个一阶串3个二阶构成二阶里面,用的最多的便是巴特沃斯,当然还有契比雪夫。二阶Butterworth又分2种:同相,反相同相的称作VCVS反相的称作MFB。无限增益多反馈。仅此而已。其实归一化之后可以叫做Sallen-Key,电路形式非常简单。 

关于低通,高通,带通带阻,那些只是R,C位置不同而已,或串或并造成的。非常简单。

归一化的公式要牢记。而且非常好记。

只要记住了二阶低通巴特沃斯,其他的非常好推导。

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2010-11-22 11:31
@yong168
运放是不是差分放大电路啊?早之前看过了,现在一段时间没接触就忘了~!

运放的放大,可以分为:

同相

反相

差分

仅此三种。

差分放大的衍生有仪器放大器。现在应用非常多。

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2010-11-22 11:32
@powercheng
关于低通,高通,带通带阻,那些只是R,C位置不同而已,或串或并造成的。非常简单。归一化的公式要牢记。而且非常好记。只要记住了二阶低通巴特沃斯,其他的非常好推导。

千万要注意:有源滤波会带来相移,或者幅值的变化,或者两者都有。

都是频率的函数。

 

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hk2007
LV.8
8
2010-11-22 11:55
@powercheng
千万要注意:有源滤波会带来相移,或者幅值的变化,或者两者都有。都是频率的函数。 

听了旅长的课,长了不少见识,平常我很少用到运放,这次算是扫盲了,下去好好看看……

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rainever
LV.8
9
2010-11-22 12:14
@powercheng
运放最主要的功能之一便是有源滤波了。其中主要是二阶有源滤波。多阶有源滤波主要也是多级二阶串联而成。比如七阶,可以由一个一阶串3个二阶构成二阶里面,用的最多的便是巴特沃斯,当然还有契比雪夫。二阶Butterworth又分2种:同相,反相同相的称作VCVS反相的称作MFB。无限增益多反馈。仅此而已。其实归一化之后可以叫做Sallen-Key,电路形式非常简单。 

看见 很多电路都拿运放作比较器用。

LZ要是能图文并茂就好了,直观嘛~

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powercheng
LV.9
10
2010-11-22 12:19
@rainever
看见很多电路都拿运放作比较器用。LZ要是能图文并茂就好了,直观嘛~

开环

但是我个人不建议这么用

比较器多的是,何必呢?

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powercheng
LV.9
11
2010-11-22 12:24

为什么要用有源滤波?这不是把电路弄复杂了么?

一是体积小、重量轻;仅有R,C。无源滤波中的L体积都很大,精度也不高。

二是可获得一定的增益,使电路更加灵活;

三是转移函数各参数可以做到独立调节,而不互相影响;

四是当电路的输出量从运算放大器的输出端取出时,整个电路具有低的输出阻抗。

这样,在电路接上负载以后,不会影响电路的转移函数,便于各电路的直接级联。这一特性在滤波器中尤为重要。有源滤波器的不足之处是由于受到有源器件有限带宽的影响,因而它的工作频率较无源电路要低。另外,由于使用的元件比无源滤波器多,因而它的灵敏度比较高。

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rainever
LV.8
12
2010-11-22 12:26
@powercheng
开环但是我个人不建议这么用比较器多的是,何必呢?
对哦,叫开环。发现还挺好用的。赫赫
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powercheng
LV.9
13
2010-11-22 12:26
@powercheng
运放的放大,可以分为:同相反相差分仅此三种。差分放大的衍生有仪器放大器。现在应用非常多。

注意同相,是不可以进行大信号的衰减的,因为增益>=1

反相是可以放大或者衰减的。

 

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powercheng
LV.9
14
2010-11-22 12:27
@rainever
看见很多电路都拿运放作比较器用。LZ要是能图文并茂就好了,直观嘛~
sorry,没法上图啊
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powercheng
LV.9
15
2010-11-22 12:28
@rainever
对哦,叫开环。发现还挺好用的。赫赫

运放跟比较器符号都一样

运放常用于线性,闭环状态,做放大用

运放可以用作比较器,开环状态

 

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powercheng
LV.9
16
2010-11-22 12:30
@hk2007
听了旅长的课,长了不少见识,平常我很少用到运放,这次算是扫盲了,下去好好看看……[图片]

运放在开关电源中也有重大运用。

比如精确的过压欠压保护,过流保护。

比如3842内部就有一个运放

KA431的补偿网络也可以看做运放的补偿。

其输入输出关系与电源的输出稳定性有很大关系。

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powercheng
LV.9
17
2010-11-22 12:47

最后说一下,为什么要用运放。

因为,我们需要采集信号,而采集过来的信号经常是不能直接被MCU,DSP用的。

要不太大,要不太小,要不太危险。

比如大电流,高压的采样,就需要隔离,需要衰减。

比如心电信号ECG,太弱了。而且夹杂着的杂讯几乎都可以淹没这个原本有用的信号。

传统的R,L,C已经很难很难满足了。尤其是信号大范围变动的时候。

这个时候,用有源的运放,便可以做到滤波,衰减或者放大,提取出有用信号,送给后端电路。

 

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powercheng
LV.9
18
2010-11-22 12:48
@powercheng
最后说一下,为什么要用运放。因为,我们需要采集信号,而采集过来的信号经常是不能直接被MCU,DSP用的。要不太大,要不太小,要不太危险。比如大电流,高压的采样,就需要隔离,需要衰减。比如心电信号ECG,太弱了。而且夹杂着的杂讯几乎都可以淹没这个原本有用的信号。传统的R,L,C已经很难很难满足了。尤其是信号大范围变动的时候。这个时候,用有源的运放,便可以做到滤波,衰减或者放大,提取出有用信号,送给后端电路。 

信号的隔离,放大或者衰减,是很好做的。

难做的是,在衰减或者放大的同时,噪声,干扰也同时衰减或者放大。这个时候,有源滤波就大显神通了。

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powercheng
LV.9
19
2010-11-22 12:57

现今,经典的电路形式为:

传感器+隔离+运算放大器+ADC+处理器

有的传感器有隔离功能

有的运放也是隔离运放,但是比较贵。也叫ISO

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powercheng
LV.9
20
2010-11-22 12:58
@powercheng
现今,经典的电路形式为:传感器+隔离+运算放大器+ADC+处理器有的传感器有隔离功能有的运放也是隔离运放,但是比较贵。也叫ISO

运放需要注意的有以下几点:

偏置,零飘,CMRR,PSRR,增益带宽积

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powercheng
LV.9
21
2010-11-22 13:08
@powercheng
运放需要注意的有以下几点:偏置,零飘,CMRR,PSRR,增益带宽积

运放是射极推挽输出,比较器是集电极开路输出,要装一个上拉电阻

比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比较器时,会发现翻转速度不够.

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wuzhonggui
LV.9
22
2010-11-22 13:22
@powercheng
运放是射极推挽输出,比较器是集电极开路输出,要装一个上拉电阻比较器工作在非线性条件下,强调的是翻转速度,放大器用于放大,比较注重的是线性.当用比较器作放大时会发现放大输出失真,即使放大负反馈较深也非常明显,而用运放做比较器时,会发现翻转速度不够.
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2010-11-22 13:53

我是来听课的,谢谢了.

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bode
LV.9
24
2010-11-22 14:06
@powercheng
注意同相,是不可以进行大信号的衰减的,因为增益>=1反相是可以放大或者衰减的。 
程旅长开课了啊,来晚了,不过还是要认真听讲~
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guiliang
LV.4
25
2010-11-22 14:14

拿板凳来听

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bode
LV.9
26
2010-11-22 14:25

旅长能否讲解下,运放的增益带宽积出厂的时候,如何能就定下来呢?

您在前面提到,这里增益带宽积是闭环的,而运放应用过程中,闭环直流增益可以多种多样~

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powercheng
LV.9
27
2010-11-22 14:35
@bode
旅长能否讲解下,运放的增益带宽积出厂的时候,如何能就定下来呢?您在前面提到,这里增益带宽积是闭环的,而运放应用过程中,闭环直流增益可以多种多样~

看运放的规格书

有一个Unity-gain bandwidth,就是单位增益带宽,在单极点状态下,它就等于增益带宽积。

如果不是单极点,就要另说了。

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powercheng
LV.9
28
2010-11-22 14:35
@powercheng
看运放的规格书有一个Unity-gainbandwidth,就是单位增益带宽,在单极点状态下,它就等于增益带宽积。如果不是单极点,就要另说了。
单极点系统中就是我们常说的-20dB
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powercheng
LV.9
29
2010-11-22 14:38
@bode
旅长能否讲解下,运放的增益带宽积出厂的时候,如何能就定下来呢?您在前面提到,这里增益带宽积是闭环的,而运放应用过程中,闭环直流增益可以多种多样~
多于一个极点的运放 增益带宽积>单位增益带宽
接入反馈后:A(f)/(1+A(f)F)={A/[1+j(f/ft)]}/{1+A/[1+j(f/ft)]F}=[A/(1+AF)]*{1/[1+jf/][(1+AF)ft]]}
原来的增益带宽积为:A*ft
加反馈后的增益带宽积为:[A/(1+AF)]*(1+AF)*ft=A*ft
所以增益带宽积是不变的
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powercheng
LV.9
30
2010-11-22 14:41
@powercheng
多于一个极点的运放 增益带宽积>单位增益带宽接入反馈后:A(f)/(1+A(f)F)={A/[1+j(f/ft)]}/{1+A/[1+j(f/ft)]F}=[A/(1+AF)]*{1/[1+jf/][(1+AF)ft]]}原来的增益带宽积为:A*ft加反馈后的增益带宽积为:[A/(1+AF)]*(1+AF)*ft=A*ft所以增益带宽积是不变的

系统的结构一定下来

系统的稳定性就已经决定了。

就是A*f,也就是增益带宽积。

与同相还是反相放大衰减没啥关系。

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powercheng
LV.9
31
2010-11-22 14:43
@powercheng
系统的结构一定下来系统的稳定性就已经决定了。就是A*f,也就是增益带宽积。与同相还是反相放大衰减没啥关系。

但是,有特例。

电流反馈放大器就没有这个限制。

搜索文章:关于放大器不受基本增益带宽积的电流反馈运放电路

有详细解释

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