模电之运放

运放

说到运放,大家不得不重视的是零漂,那什么是零漂呢?

最常见的是由于环境温度的变AU化而引起工作点漂移(称为温漂),它是影响直接耦合放大电路性能的主要因素之一当输人短路时,输出将随时间缓慢变化,如图所示。这种输入电压为零,输出电压偏离零点的变化称为零点漂移。

说起运算放大器,不得不提的我们几种常用的恒流源

图中V1,V2组成对管,两颗管子特性完全一样,V2管工作在放大状态,RL是电路后级的等效电阻,R称为限流电阻。

这是电流源的等效电路,大家可以清晰看到,由于V1管的Ucb=0,所以V1管不可能工作在放大状态,V1管的集电极和基极之间短路,相当于一个二极管,由于输出恒流Ic2和基准电流基本相同他们如同镜像的关系所以这种恒流电路称为镜像电流源,具体的计算公式就不放了,网上有很多篇幅都会讲解的。

当然还有威尔逊电流源

电流源主要用在偏置和小功率驱动中使用

差动放大电路的四种接法:

双端输入,双端输出;

双端输入,单端输出;

单端输入,双端输出;

单端输入,单端输出。

差动放大单元对共模信号有抑制作用,使温度变化、电源电压波动以及外界干扰这类共模信号输出很小,得到广泛应用。

差模(也称为串模)是指在一对导线或输入端之间,两个信号的差值。这两个信号的幅度相等,但相位相反。差模信号的特点是,流过每根导线的电流大小相等,方向相反,构成一个闭合的传导路径。这种配置可以有效地减少电磁干扰(EMI)的影响,因为差模干扰侵入往返两条信号线时,方向与信号电流方向一致,而所有的差模电流都流过负载,从而提高了系统的电磁兼容性(EMC)。

与差模对应的就是共模了,共模信号,幅值相等,相位相同,我们一般将共模信号视为干扰,

差模信号:幅度相等,相位相反的信号,共模信号:幅度相等,相位相同的信号。对于理想的差分放大器,可以完全消除共模信号输出,因为差分输入(同相和反相)会抵消掉相同的输入成分。衡量这一特性的参数称为共模抑制比或CMRR。

说到运放肯定还是集成运放我们用的比较多,分立元器件搭建的比较复杂,参数调节不好控制,集成运放的优点就有很多了。

从咱们选型和常考的知识点上面看,集成运放理想化的主要关注点如下:

  1. 开环电压放大倍数无穷大;

  2. 输入电阻无穷大;

  3. 输入偏置电流为零;

  4. 失调电压,失调电流以及他们的温漂均为零;

  5. 共模抑制比CMRR无穷大;

  6. 输出电阻为零;

  7. -3dB带宽无穷大;

  8. 无干扰无噪声。

当然实际的集成运放与理想的比较接近,分析的时候大多用理想状态吓进行设计和考虑。

这是同向比例放大的电路图,按照咱们的理想分析,按照虚短虚断来看,得到:

虚短:指在理想情况下,两个输入端的电位相等,就好像两个输入端短接在一起,但事实上并没有短接;

理想运放的输入阻抗是无穷大,真实的运放输入阻抗虽然不是无穷大但也是在兆欧姆或更高的范围内。我们如果给运放的输入端加一个电压然后串一个电流表去测量他的电流就会发现电流读数接近于0,虚断不是真正地断开,而是流过的电流小到可以忽略。运放过多的篇幅就不说了。网上一大堆,这里只给大家熟悉下知识,加深印象,面试时候的急先锋,抱抱佛脚,具体的运放应用和滤波器会在下面的篇幅中讲解。

小结:

1.运放选型还是按照咱们的选型篇的原则去选,我们需要关注的运放参数具体有增益带宽,偏置电流,失调电压,电压范围,噪声等主要参数。

2.运放选型看需求是否需要选择轨对轨的运放芯片,我们常用的仪表放大器运放一般常用是OP07/LM324等多级放大方案。

此篇主要给大家复习,增加印象为主,讲的不多也不深,作为硬件工程师,学校时期的书籍现在还在手上经常翻动,有时候不常用也容易忘记,现在主要做SOC的开发了,分立元器件用的比较少了,也很容易忘记,毫不夸张的说,我得模电书已经被俺翻烂了,欢迎大家咨询,共同进步。

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