页面已拦截
无锡网警提示您：
该网站已被大量用户举报，存在代办假信用卡的嫌疑，可能会骗取您的手续费或窃取您的个人信息，建议您谨慎访问。《单电源运放放大电路》_精选优秀范文十篇
单电源运放放大电路
单电源运放放大电路
范文一：用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电放大电路分析郑璐
黄声华 华中科技大学(430074）摘要：本文提出了一种用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电放大电路，将其与双电源供电放大电路进行了比较，分析了电路并给出了电路设计方法。文中还给出了PSPICE仿真波形以及实验波形,结果表明电路能正常工作。 关键词：放大电路，单电源，PSPICE，仿真An analysis on Single Power Supply amplified circuit ofPermanent Magnet Synchronous MotorZhenglu
Huangshenghuahuazhong university of science and technology(430074)Abstract: In this paper the research is about the single power supply amplified circuit of Permanent Magnet synchronous motor, and the compare of the dual power supply amplified circuit with it. The circuit has been analyzed and the design method has been described. The simulation wave of pspice and the wave of experiment could also been read in the thesis. The result shows the circuit operates normally.Keywords: amplified circuit, single power supply, PSPICE, simulation1. 引言永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。在转子上装有特殊形状的永磁体，用以产生恒定磁场。转子上的永磁材料可以采用铁氧体或稀土永磁材料。高性能而价格适宜的永磁材料，为提高电动机的伺服性能和实用化提供了条件。由于转子上没有励磁绕组，由永磁体产生磁场，因而不需要引入励磁电流，电机内部的发热只取决电枢电流。在电动机的定子铁心上绕有三相电枢绕组，接在可控制的变频电源上。在结构上，定子铁心直接裸露于外界空间，因此散热情况良好，也使电动机易于实现小型化和轻量化。线性放大器主电路具有输出波形谐波含量低、电磁兼容性好等优点，特别是在微小功率（≤100W）的电机驱动中有较大的优势。考虑到驱动伺服系统的转速精确度及电磁兼容性的要求，所以我们采用线性放大器主电路并加以合理设计的滤波电路，使系统的电磁兼容性满足要求。线性放大电路的示意图如图1所示，其中Ig*表示电流的给定量，If表示电流的反馈，两者相减之后通过电流调节器，再经过功率放大电路直接加在电机的定子上。线性放大主电路包含两部分，一部分是电流闭环调节，包括电流采样和电流调节器。另外一部分是功率放大，两部分都是用硬件来实现的。图1
线性放大主电路示意图电流调节器一般采用P调节。由于采用硬件来实现，电流环的响应很快，和速度环和位置环的时间常数相比电流环的响应时间基本上可以忽略，这简化了我们后面的控制环路的分析。功率放大部分用来放大电流信号，放大倍数要根据实际系统的要求来选取。功率放大电路一般用功率运算放大器来实现，功率运算放大器要根据电压、电流、封装、功耗等的要求来选取。目前市场上有很多种功率运算放大器可供选择，如TI（如OPA548、OPA549）、Apex（如PA92、PA94）等的产品。2.线形放大电路结构特点分析2.1双电源供电时电路结构特点如果功率放大部分采用的是双电源供电，电流可以直接通过采样电阻得到，电路的接线方法如图2所示。图2 放大电路双电源供电时的接线方法此时控制电路、线性放大主电路和电机都是共地的。电机定子绕组要引出六根线，分别为A、X、B、Y、C、Z，定子三相绕组最后接成星型，中性点需要引出来和控制和驱动电路的地接到一起。放大电路原理图如图3所示，我们可以把这个电路看作两级组成。电路的第一级为电流采样，第二级为电流调节器和放大电路。第一级的放大倍数由采样电阻R3以及R2和R1的比值确定，第二级的放大倍数由电阻R5和R6、R7的比值确定。图3 双电源供电时放大电路的原理图采用双电源供电时的电流采样简单，而且加到电机上的电压高，电机本体的设计也容易些。其缺点是需额外设计电源，而且在有些场合满足不了散热的要求。 2.2单电源供电时电路结构特点在有些场合，对于电源的使用的要求很严格，而且要求散热板面积较小，这时候功率放大电路就要采用单电源供电。由于单电源供电时，功率放大器输出的是单极性的相电压，电流不能直接通过取样电阻得到。在这种情况下电机定子绕组只需要引出三根线A、B、C，另外一端X、Y、Z直接在电机内部接成星型。取样电阻要通过差分放大电路才能得到具体的电流数值，具体的接线方式如图4所示。图4单电源供电时放大电路接线方法由于功率放大器采用单电源供电，其输入电压必须位于零点之上。于是我们必须将双极性的电压进行偏移并使其位于零点之上，原理图如图5所示。图5单电源供电放大电路原理图Ig为电流给定，If为电流反馈。放大电路可以看成由四级放大电路组成。第一级放大电路用来将给定电流和采样电流进行比较，放大倍数由R13和R6、R9的比值决定。第二级放大电路的作用是将交流电压偏移至零点之上，从而保证功率放大器能够正常工作。其放大倍数由R14和R8、R10的比值决定。第三级是功率放大电路，放大倍数由R3和R2的比值决定。第四级是差分放大电路，用来获得采样电阻上电流数值。采用单电源供电不用额外设计电源，但电路相对复杂，而且偏移电压的数值不易确定。3．PSPICE仿真仿真电路图如图5所示，因为PCPISE元件库中没有元器件OPA548T，用OPA547代替。其功能和OPA548T基本相同，最大峰值电流为750mA。定子每相的阻抗用5欧的电阻和10毫亨的电感来代替，输入电压由正弦电压源给出。电压源幅值Vaml设为5V，频率FREQ设为50，偏移量VOFF设为0，相位PASH分别设为-120，0，120。以R=2K代替输入电压和放大电路之间的阻抗。为便于分析，以上电路中设置R6=R9=R10=R13=R14=1K，R8=12K，R2=10K，R3=47K，R4=R5=10K，R1=R7=51K，采样电阻R11设为0.4，限流电阻R12=1K。 仿真波形如下：图6 定子相电压仿真波形图7 定子线电流仿真波形4. 实验结果实验采用单片机和DA以及必要的外围电路产生正弦电压作为放大电路的输入，微型永磁同步电机作为负载，所得输出波形如下：图8 定子相电压波形图9 定子线电流波形5.结论单电源供电和双电源供电放大电路各有优缺点。在对电路的散热，电源要求比较严格的时候，我们可以使用单电源供电。在设计过程中，为保证放大电路能够正常工作，应选取适当偏移电压，防止功率放大器输入电压低于零点以及输出饱和，即偏移电压既不能过大也不能过小，应根据电路适当选取。参考文献:[1]王远.模拟电子技术(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2001. [2]周亦武，孙威娜.放大电路指南（第一版）[M]，福建：科学技术出版社，2004. [3]李永平,董 欣.PSPICE电路设计与实现〔M〕.北京:国防工业出版社,2005. [4]施文济. 基于PSPICE的虚拟电子工作平台在使用中应注意的问题〔J〕.微计算机信息,～86.原文地址：用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电放大电路分析郑璐
黄声华 华中科技大学(430074）摘要：本文提出了一种用于驱动微型永磁同步电机的单电源供电放大电路，将其与双电源供电放大电路进行了比较，分析了电路并给出了电路设计方法。文中还给出了PSPICE仿真波形以及实验波形,结果表明电路能正常工作。 关键词：放大电路，单电源，PSPICE，仿真An analysis on Single Power Supply amplified circuit ofPermanent Magnet Synchronous MotorZhenglu
Huangshenghuahuazhong university of science and technology(430074)Abstract: In this paper the research is about the single power supply amplified circuit of Permanent Magnet synchronous motor, and the compare of the dual power supply amplified circuit with it. The circuit has been analyzed and the design method has been described. The simulation wave of pspice and the wave of experiment could also been read in the thesis. The result shows the circuit operates normally.Keywords: amplified circuit, single power supply, PSPICE, simulation1. 引言永磁同步伺服电动机主要由转子和定子两大部分组成。在转子上装有特殊形状的永磁体，用以产生恒定磁场。转子上的永磁材料可以采用铁氧体或稀土永磁材料。高性能而价格适宜的永磁材料，为提高电动机的伺服性能和实用化提供了条件。由于转子上没有励磁绕组，由永磁体产生磁场，因而不需要引入励磁电流，电机内部的发热只取决电枢电流。在电动机的定子铁心上绕有三相电枢绕组，接在可控制的变频电源上。在结构上，定子铁心直接裸露于外界空间，因此散热情况良好，也使电动机易于实现小型化和轻量化。线性放大器主电路具有输出波形谐波含量低、电磁兼容性好等优点，特别是在微小功率（≤100W）的电机驱动中有较大的优势。考虑到驱动伺服系统的转速精确度及电磁兼容性的要求，所以我们采用线性放大器主电路并加以合理设计的滤波电路，使系统的电磁兼容性满足要求。线性放大电路的示意图如图1所示，其中Ig*表示电流的给定量，If表示电流的反馈，两者相减之后通过电流调节器，再经过功率放大电路直接加在电机的定子上。线性放大主电路包含两部分，一部分是电流闭环调节，包括电流采样和电流调节器。另外一部分是功率放大，两部分都是用硬件来实现的。图1
线性放大主电路示意图电流调节器一般采用P调节。由于采用硬件来实现，电流环的响应很快，和速度环和位置环的时间常数相比电流环的响应时间基本上可以忽略，这简化了我们后面的控制环路的分析。功率放大部分用来放大电流信号，放大倍数要根据实际系统的要求来选取。功率放大电路一般用功率运算放大器来实现，功率运算放大器要根据电压、电流、封装、功耗等的要求来选取。目前市场上有很多种功率运算放大器可供选择，如TI（如OPA548、OPA549）、Apex（如PA92、PA94）等的产品。2.线形放大电路结构特点分析2.1双电源供电时电路结构特点如果功率放大部分采用的是双电源供电，电流可以直接通过采样电阻得到，电路的接线方法如图2所示。图2 放大电路双电源供电时的接线方法此时控制电路、线性放大主电路和电机都是共地的。电机定子绕组要引出六根线，分别为A、X、B、Y、C、Z，定子三相绕组最后接成星型，中性点需要引出来和控制和驱动电路的地接到一起。放大电路原理图如图3所示，我们可以把这个电路看作两级组成。电路的第一级为电流采样，第二级为电流调节器和放大电路。第一级的放大倍数由采样电阻R3以及R2和R1的比值确定，第二级的放大倍数由电阻R5和R6、R7的比值确定。图3 双电源供电时放大电路的原理图采用双电源供电时的电流采样简单，而且加到电机上的电压高，电机本体的设计也容易些。其缺点是需额外设计电源，而且在有些场合满足不了散热的要求。 2.2单电源供电时电路结构特点在有些场合，对于电源的使用的要求很严格，而且要求散热板面积较小，这时候功率放大电路就要采用单电源供电。由于单电源供电时，功率放大器输出的是单极性的相电压，电流不能直接通过取样电阻得到。在这种情况下电机定子绕组只需要引出三根线A、B、C，另外一端X、Y、Z直接在电机内部接成星型。取样电阻要通过差分放大电路才能得到具体的电流数值，具体的接线方式如图4所示。图4单电源供电时放大电路接线方法由于功率放大器采用单电源供电，其输入电压必须位于零点之上。于是我们必须将双极性的电压进行偏移并使其位于零点之上，原理图如图5所示。图5单电源供电放大电路原理图Ig为电流给定，If为电流反馈。放大电路可以看成由四级放大电路组成。第一级放大电路用来将给定电流和采样电流进行比较，放大倍数由R13和R6、R9的比值决定。第二级放大电路的作用是将交流电压偏移至零点之上，从而保证功率放大器能够正常工作。其放大倍数由R14和R8、R10的比值决定。第三级是功率放大电路，放大倍数由R3和R2的比值决定。第四级是差分放大电路，用来获得采样电阻上电流数值。采用单电源供电不用额外设计电源，但电路相对复杂，而且偏移电压的数值不易确定。3．PSPICE仿真仿真电路图如图5所示，因为PCPISE元件库中没有元器件OPA548T，用OPA547代替。其功能和OPA548T基本相同，最大峰值电流为750mA。定子每相的阻抗用5欧的电阻和10毫亨的电感来代替，输入电压由正弦电压源给出。电压源幅值Vaml设为5V，频率FREQ设为50，偏移量VOFF设为0，相位PASH分别设为-120，0，120。以R=2K代替输入电压和放大电路之间的阻抗。为便于分析，以上电路中设置R6=R9=R10=R13=R14=1K，R8=12K，R2=10K，R3=47K，R4=R5=10K，R1=R7=51K，采样电阻R11设为0.4，限流电阻R12=1K。 仿真波形如下：图6 定子相电压仿真波形图7 定子线电流仿真波形4. 实验结果实验采用单片机和DA以及必要的外围电路产生正弦电压作为放大电路的输入，微型永磁同步电机作为负载，所得输出波形如下：图8 定子相电压波形图9 定子线电流波形5.结论单电源供电和双电源供电放大电路各有优缺点。在对电路的散热，电源要求比较严格的时候，我们可以使用单电源供电。在设计过程中，为保证放大电路能够正常工作，应选取适当偏移电压，防止功率放大器输入电压低于零点以及输出饱和，即偏移电压既不能过大也不能过小，应根据电路适当选取。参考文献:[1]王远.模拟电子技术(第二版)[M].北京:机械工业出版社,2001. [2]周亦武，孙威娜.放大电路指南（第一版）[M]，福建：科学技术出版社，2004. [3]李永平,董 欣.PSPICE电路设计与实现〔M〕.北京:国防工业出版社,2005. [4]施文济. 基于PSPICE的虚拟电子工作平台在使用中应注意的问题〔J〕.微计算机信息,～86.
范文二：运放作为模拟电路的主要器件之一，在供电方式上有单电源和双电源两种，而选择何种供电方式，是初学者的困惑之处，本人也因此做了详细的实验，在此对这个问题作一些总结。首先，运放分为单电源运放和双电源运放，在运放的datasheet上，如果电源电压写的是（＋3V-＋30V）/（±1.5V-±15V）如324，则这个运放就是单电源运放，既能够单电源供电，也能够双电源供电；如果电源电压是（±1.5V-±15V）如741，则这个运放就是双电源运放，仅能采用双电源供电。但是，在实际应用中，这两种运放都能采用单电源、双电源的供电模式。具体使用方式如下：1：在放大直流信号时，如果采用双电源运放，则最好选择正负双电源供电，否则输入信号幅度较小时，可能无法正常工作；如果采用单电源运放，则单电源供电或双电源供电都可以正常工作；2：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，采用正负双电源供电都可以正常工作；3：在放大交流信号时，无论是单电源运放还是双电源运放，简单的采用单电源供电都无法正常工作，对于单电源运放，表现为无法对信号的负半周放大，而双电源运放无法正常工作。要采用单电源，就需要所谓的“偏置”。而偏置的结果是把供电所采用的单电源相对的变成“双电源”。具体电路如图：首先，采用耦合电容将运放电路和其他电路直流隔离，防止各部分直流电位的相互影响。然后在输入点上加上Vcc/2的直流电压，分析一下各点的电位，Vcc是Vcc,in是Vcc/2,－Vcc是GND,然后把各点的电位减去Vcc/2，便成了Vcc是Vcc/2,in是0,－Vcc是－Vcc/2,相当于是“双电源”！！在正式的双电源供电中，输入端的电位相对于输入信号电压是0，动态电压是Vcc是＋Vcc,in是0＋Vin,－Vcc是-VCC，而偏置后的单电源供电是Vcc是＋Vcc,in是Vcc/2+Vin,－Vcc是GND,相当于Vcc是Vcc/2,in是0+Vin,－Vcc是－Vcc/2,与双电源供电相同，只是电压范围只有双电源的一半，输出电压幅度相应会比较小。当然，这里面之所以可以相对的分析电位，是因为有了耦合电容的隔直作用，而电位本身就是一个相对的概念。这里用的是反相放大电路，同相的原理类似，就是将输入端电位抬高到Vcc/2，同时注意隔直电容的应用。电路大家可以在网上找找，
范文三：使用单电源的运放交流放大电路默认分类
11:39:21 阅读46 评论0
字号：大中小 订阅在采用电容耦合的交流放大电路中，静态时，当集成运放输出端的直流电压不为零时，由于输出耦合电容的隔直流作用，放大电路输出的电压仍为零。所以不需要集成运放满足零输入时零输出的要求。因此，集成运放可以采用单电源供电，其-VEE端接"地"(即直流电源负极)，集成运放的+Vcc端接直流电源正极，这时，运放输出端的电压V0只能在0～+Vcc之间变化。在单电源供电的运放交流放大电路中，为了不使放大后的交流信号产生失真，静态时，一般要将运放输出端的电压V0设置在0至+Vcc值的中间，即V0=+Vcc／2。这样能够得到较大的动态范围；动态时，V0在+Vcc／2值的基础上，上增至接近+Vcc值，下降至接近0V，输出电压uo的幅值近似为Vcc／2。 图3请见原稿1．2．1 单电源同相输入式交流放大电路图3是使用单电源的同相输入式交流放大电路。电源Vcc通过R1和R2分压，使运放同相输入端电位由于C隔直流，使RF引入直流全负反馈。所以，静态时运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc／2；C通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压串联负反馈。放大电路的电压增益为放大电路的输入电阻Ri=R1／R2／rif≈R1／R2，放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。1．2．2 单电源反相输入式交流放大电路图4是使用单电源的反相输入式交流放大电路。电源V cc通过R1和R 2分压，使运放同相输入端电位为了避免电源的纹波电压对V+电位的干扰，可以在R2两端并联滤波电容C3，消除谐振；由于C1隔直流，使RF引入直流全负反馈。所以，静态时，运放输出端的电压V0=V-≈V+=+Vcc／2；C1通交流，使RF引入交流部分负反馈，是电压并联负反馈。放大电路的电压增益为电阻Ri≈R，放大电路的输出电阻R0=r0f≈0。放大电路的输入2 运放交流放大电路的设计在设计单级运放交流放大电路时，(1)选择能够满足使用要求的集成运算放大器。在采用电容耦合的交流放大电路中，由于电容隔直流，交流放大电路输出的温度漂移电压很小。因此，对集成运放漂移性能的要求可以降低，主要从转换速率、增益带宽、噪声等方面来考虑选用集成运放。对脉冲信号、宽频带交流信号和视频信号等，应选用转换速率较高、增益带宽至少是最高工作频率10倍的集成运放。对音质要求比较高的音频交流放大电路中常采用高速低噪声的集成运放，如双运放的4558、NE5532等。(2)确定采用双电源供电还是单电源供电。在使用条件许可的情况下，运放交流放大电路尽量采用双电源供电方式，以增大线性动态范围。当集成运放双电源使用时，正、负电源电压一般要对称。且电源电压不要超过使用极限，电源滤波要好。为了消除电源内阻引起的低频自激，常常在正、负电源接线与地之间分别加0．01～0．1 μF的电容退耦。使用单电源供电时，运放同相输入端电位要小于该运放的最大共模输入电压。(3)确定输入信号是同相输入还是反相输入。若要求放大电路的输入电阻比较大，应采用同相输入式交流放大电路。因为反相输入式交流放大电路输入电阻的提高会影响电压增益。由图2或图4相关计算式可知，增大反相输入式交流放大电路输入电阻时，该电路电压增益将减小，且电压增益也会受信号源内阻的影响。所以在设计反相输入式交流放大电路时，有时输入电阻和电压增益的选择难以兼顾。而采用图1或图3同相输入式交流放大电路时，图1中的R1偏置电阻值适当增大，或者图3中的R1和R2分压电阻值适当增大，就能够提高放大电路的输入电阻，而对电压增益无影响。另外，为了有效地提高图3放大电路的输入电阻，可以对电路做一些改进，改进电路如图5所示。该放大电路输入电阻Ri≈R3，当R3值 图5见原稿选择大时，放大电路输入电阻Ri值就大。所以明显地提高了放大电路的输入电阻。(4)确定交流放大电路电压增益。单级运放交流放大电路的电压增益Au通常不要超过100倍(40dB)。过高的电压增益不但会使放大电路的通带下降，也容易感应高频噪声或产生自激振荡。如果要得到一个放大倍数比较大的放大器，可用两级等增益的运放电路或者多级等增益的运放电路来实现。(5)确定交流放大电路中的电阻值。一般应用中阻值在1～100kΩ之间比较合适。高速的应用中阻值在100Ω～1k Ω之间，但会增大电源的消耗。便携设计中阻值在1～10M Ω之间，但会增大系统噪声。先设定图中运放反向输入端R电阻值，根据相关电路的电压增益计算式，再估算出反馈电阻RF的值。最好采用金属膜电阻，以减小内噪声。(6)确定放大电路中的电容值。信号耦合电容的大小决定放大电路的低频特性。根据交流放大电路信号频率的高低选择耦合电容值。若放大的是低频交流信号，如音频信号，耦合电容值可选择1～22 μF之间；若放大的是高频交流信号，耦合电容值可选择1000pF～0．1 μ F之间。同相输入式交流放大电路引入直流全反馈的隔直流电容值由C=1／20πfR式估算。式中f是输入信号的最低频率。音频信号的最低频率为20Hz，当R≥1k Ω时，经过上式估算，选择C=100 μF时，已经能够满足要求。滤波电容值选择100～1000 μ F之间。
范文四：单电源运放组成的交流放大电路?实验目的：1， 测量由单电源运放所组成的同（反）向放大电路的各项参数； 2， 通过实验，了解单电源运放的特点。实验器材：放数字信号发生器，示波器，电阻，数字万用表，电容，LM324运实验电路分析：那同向放大来说，当单电源运放电路为图3时，运放输出端的电压V0只能在0～+Vcc之间变化，负半轴无法正常放大。所以将图设计为图1所示，加上了直流偏置，真正的输入就变成了Ui+0.5*Vcc,等效于加在了正负0.5*Vcc的双电源上，R1、R2之间的点相当于虚“地”，此时，输入的正负半轴均可以正常放大。引入了直流偏置，所以在输入输出端均加上了隔直电容。实验电路：实验内容1， 同向放大电路：A,选择参数：R=2KΩ；R1=R2=RF=30KΩ;C=100uF;C1=C2=10uF; 运放型号为LM324；B，按照图1连接电路，输入端接上信号发生器，再分别将输入与输出端信号输入；C，增益：输入1KHz,Vpp=100mV的正弦电压，Vcc输入5V，观察到示波器上显示的波形没有失真，用示波器测量出两通道的峰峰值V1=98.4mV， V2=1.66V；D，幅频特性：输入峰峰值不变，改变输入信号的频率，并记下每个频率所对应的输出电压的峰峰值与表1；E，输入电阻：在输入端接入一个1K?的电阻，输入vi=18.24mV的正弦波，用万用表分别测量放大电路两端电压v=17.68F，输入范围，输出摆幅：在频率等于1KHz时，改变输入电压的幅值，观察并记录输出信号的波形及输出未失真的输出范围。 2， 反向放大电路A,选择参数：RF =100KΩ；R1=R2=R=10KΩ;C=100uF;C1=C2=10uF; 运放型号为LM324；B，按照图2连接电路，输入端接上信号发生器，再分别将输入与输出端信号输入；C，增益：输入1KHz,Vpp=20mV的正弦电压，Vcc输入5V，观察到示波器上显示的波形没有失真，用示波器测量出两通道的峰峰值V11=20.6mV， V12=210mV；D，幅频特性：输入峰峰值不变，改变输入信号的频率，并记下每个频率所对应的输出电压的峰峰值与表2；E，输入电阻：在输入端接入一个10K?的电阻，输入vi=40mV的正弦波，用万用表分别测量放大电路两端电压v=20.43F，输入范围，输出摆幅：在频率等于1KHz时，改变输入电压的幅值，观察并记录输出信号的波形及输出未失真的输出范围。实验结果与分析：1， 增益： A， 同向放大：实验中增益：Av1=V2/V1=16.6；理论增益：Av11=1+RF/R=16。B， 反向放大：实验中增益:Av2= V2/V1=10.2； 理论增益：Av12=- RF/R=-10。2， 幅频特性：
A， 正向放大：截止频率：当V=1.66*0.707=1.17时的频率，为87KHz。 所以带宽：0~87KHz。 B， 反向放大15401K10020020K80K110k150k600K2M10.20.150.10.05截止频率：当V=0.196*0.707=0.138时的频率，为115KHz。 所以带宽：0~115KHz。 3， 输入阻抗，输出阻抗： A， 正向放大：理论输入阻抗： Ri=R1／R=30KΩ 实际测量输入阻抗：Ri=31.57KΩ 输出阻抗：Ro≈0; B， 反向放大”理论输入阻抗： Ri=R=10 KΩ实际测量输入阻抗：Ri=10.44KΩ 输出阻抗：Ro≈0;4， 输入范围和输出摆幅： A， 正向放大：所以，输出摆幅最大到输入140mV时输出2.19V，输出摆幅：0~2.19V B， 反向放大：所以，输出摆幅最大到输入253mV时的输出2.54V，输出摆幅：0~2.54V
范文五：电子科技 2006年第10期（总第205期）运放单电源放大电路设计方法刘立钧（无锡机电高等职业技术学校，江苏 无锡 214028）摘
对称供电的运放在交流应用时可改用单电源工作，但改变供电方式也带来偏置，带宽，稳定性等问题。通过对同相、反相两种输入方式电路的分析和计算，给出了单电源运放电路的设计和评价方法。关键词
运放；带宽；偏置；增益+中图分类号
TN722.77Design of a Single-supply Op-amp CircuitLiu Lijun(Wuxi Machinery and Electron Higher Professional and Technical School, Wuxi 214028, China)Abstract
An op-amp is a dual-supply device. It can also be used to ac-coupled circuits in single-supply. But single-supply operation has such drawbacks as biasing, bandwidth and instability. This paper presents the method for designing and appraising the single-supply op-amp.Keywords
op- gain运算放大器（op-amp）简称运放以其优异的性能价格比，高集成度、可靠性，几乎任何需要添加信号增益、调理功能的电子系统都可应用运算放大器。经历几十年的发展，虽然现在已有单电源型运，但有些场合仍希望将放产品（如AD875x系列）双电源型运放改为单电源下工作。这一点是可以实现的，只是需要在输入端加信号基准电平提升电路，输出端的静态电平也不再为零，因此由双电源改用单电源接法后更适合放大交流信号。以电池供电的便携式电子产品宜选用低电压/低功。对于无特殊要求的场合可耗运放（如EL2071C）。 采用通用型运放（如uA741）2
运放参数的确定运放参数种类繁多，在考虑性价比的基础上选用最合适的运放是设计者要考虑的问题。可优先考虑以下几个参数：开环增益Ao在给定的运算精度如0.1%条件下应满足1/(AO?F)≤0.1%，其中F为反馈系数，如图1
运算放大器种类一般来说，对于高阻抗信号源的应用电路、采带通滤波器等应选用高输入阻抗样——保持电路、。对弱信号精密测量、高增益型运放（如LF156）交流放大器、汽车电子及工业控制系统等应选用高。对于快速变化的输入信号精度运放（如OPA379）1、图2所示电路F=似100，即R1。若闭环增益Af近R1+RfRfR15=100，则AO>10。带宽BW对小信号而言，运放闭环带宽与闭环增益的乘积存在“增益带宽积”不变的关系，其乘积等于单位增益带宽；对大功率信号而言，一般比单位增益带宽小约100倍；运放-3dB闭环带宽应高于信号的最高工作频率。优值系数KK=A/D和D/A转换器、通讯和视频系统等应选系统、。对于袖珍仪器、手机等 用高速运放（如AD827）收稿日期：作者简介：刘立钧（1963—），男，高级教师。研究方向：音频放大器。SR，转换速率SR大则IBS?VOS73运放单电源放大电路设计方法运放交流特性佳上限频率高，如高速运放一般时取42kOhm；Vcc为3.3V时选27kOhm左右。图1电路输出电阻低，共模输入信号小输入电阻较低为R1，对运放共模抑制比要求不是很高；闭环增益SR>10V/us；输入偏流（input biasi current）IBS失调电压（input offset voltage）VOS越小则运放直流特性越好。3
单电源供电运放电路3.1 反相交流放大器为使电路能对交流信号放大而不失真，单电源供电的运放两输入端和输出端静态电压不能为0，必须大于输出交流信号幅值，一般取电源电压Vcc值的一半。图1中R2R3为静态偏置电阻，这样运为减小由于输入放的输入输出端的静态电压Vcc2。一般来说R2、偏流产生的失调误差应使Rf =R2//R3，Af=-RfR1。电路-3dB下限频率由fL1，fL2，fL3中高者决定，为使旁路效果好应使fL3为其他值“增的十分之一左右；电路-3dB上限频率由SR和益带宽积”决定：如uA741 运放SR =0.5V/us，对正弦量根据SR ≥ 2πfHVOM，fH是-3dB带宽上限频率，若输出电压VOM =2.5V，则最高工作频率为30kHz；uA741的Ao为2×105，开环带宽为5Hz，根据增益带宽积关系，在Af =50时fH为20kHz。R3的阻值在Vcc为12V~15V时取100kOhm；Vcc为5VRf 50kOhm+Vcc －∞+C2+Vout+uA741100kOhmR3RL图1
反相输入放大器高速运放一般采用电流反馈式，为了不使大阻值Rf与分布参数形成低通滤波器过多降低上限频如用AD811率以及反应速度，应取较小阻值的Rf ，时Rf的推荐值为1kOhm。因此采用电流反馈式高速运放时也应减小R2和R3的值，以减小输入偏流产生的失调误差，不然的话就要用FET输入级的运放。有时还可以在图1中运放同相输入端与R2 R3连接处间接一个电阻，防止在关机时C3剩余的电压损坏运放。3.2 同相交流放大器图2中R2、R3组成分压式偏置电路，一般使运放的输入输出端的静态电压为Vcc/2。为减小误差电压应使Rf =R4+R2//R3，R4为增加放大器输入电阻而设。本电路失去了直流应用时的高输入阻抗特性，由于输入端共模信号较大对运放闭共模抑制比要求较高。电路环增益Af=1+IT Age/ Oct. 15, 2006宽下限频率由fL1，fL2，fL3，fL4中高者决定，为使放大器旁路效果好应使fL3为其他值的十分之一；-3dB上限频率也由SR和“增益带宽积”共同决定。单电源工作时，双极型运放的输出交流电压幅值达不到Vcc/2。因为当输出电压幅值接近Vcc/2时，运放输出端直流电位接近Vcc或0，而这种情况下运放内部晶体管已进入饱和或截止区从而对输出电压箝位。一般来说输出交流电压幅值应控制在小于（Vcc/2-1.5V），否则会产生削峰失真。若要扩大输出电压峰值可采用轨对轨运放。在直流放大器中运放输出端的静态电压误差可用?VO=(1+RfR1式中IOS为失调电)VOS+Rf?IOS估算，RfR1流（input offset current）。而图1、图2所示的交流放大电路则对运放的VOS、IOS要求不高。。电路-3dB带运放单电源放大电路设计方法+Vcc C6 10uFR2100kOhmVin C2 1uF+C5 100uF+R1 1kOhm+－∞++C4 1uFVoutuA741Rf150kOhmR3 100kOhm+C11uFRL图2
同相输入放大器减法运算（差分输入）电路因偏置电阻配置要求高，调节不便而在实际设计应用不多。高增益放大器还存在工作稳定性的问题，可按厂家提供的相位补偿法防止高频自激，也可在运放同、反相两个输入端间联接RC串联电路或在Rf旁并联电容器，为防止放大器上限频率下移太多，补偿电容容量不能太大。若考虑转换速率，相位补偿越是靠近前面部分，效果越好，当然也带来噪声增大的问题。如上，为此可采用三端稳压集成块，如C W317输出的稳压值可在1.25V~37V可调。+Vcc
Vin C2∞ +C4 +
++ －R3100kOhm+VccR2Rf100kOhm + +V1C3R1 C1 1uF图3
稳压偏置的同相输入电路+VccRL 1kOhm果Rf是频率的函数则还可改变放大器的频率特性。为防止电源波动及提高旁路性能还有另一种为单电源工作的运放提供Vcc/2的方法见图3和图4。图中R3应等于Rf以减小输出端直流偏置误差，为防止稳压管噪声影响，在低噪声放大器应用时C3容量选10uF以上，V1的稳压值选择在Vcc/2处，R2是V1的限流和偏置电阻。在低电压供电如3.3V，则Vcc/2只有1.65V，而稳压二极管稳压值在3V以图4
稳压偏置的反相输入电路3025201510
106 频率/Hz Ay: 26.4492.81kX: 30B y: 23.3892.81kX:25A-By: 3.06X : -91.2k 201510101
105频率/Hz图5
运放电路频率特性和相频特性图
（下转第78页）增益/dB 增益/dBR2V1R3 100kOhmC3+Vcc++ －∞+C2+RLVinC1+R1 1kOhmRf100kOhm电子科技/日
75一种BiCMOS欠压保护电路的设计电源电压由高变低情况的仿真波形如图2所示，电源电压由低变高情况的仿真波形如图3所示，迟滞量如图4所示。图2
电源电压由高变低情况的仿真波形图4
迟滞量仿真波形从仿真波形看出，当电源电压低于2.5V时，该电路输出低电位；当电源电压高于2.7V后，该电路输出高电位；迟滞量为0.2V。满足设计指标。4
论此欠压保护电路结构简单，不需要如基准、运放等的其他辅助电路，工艺易实现，适用于功率集成电路或各种单片集成电源芯片。 参考文献1 赵春波, 许
伟, 吴玉广. 一种CMOS欠压保护电路的设计[J]. 电子质量, 2004 (10): 59～60.图3
电源电压由低变高情况的仿真波形3
仿真结果目标电路的理想工作条件为电源电压VDDA为3V；VDDA低于2.5V时，输出低电位；VDDA再次升高高于2.7V时，重新输出高电位。因此，设置R1为1260kOhm，R2为1240kOhm，RH为200kOhm，2 Gray P R. Analysis and Design of Analog Integrated Circuits[M]. Forth Edition, New York: John Wiely & Sons, INC,0.6um BiCMOS工艺，使用Hspice对电路进行仿真。2003, 11.QNPN1、QNPN2发射极面积比为8：1。使用商用（上接第75页）采用TINA公司的电子绘图仿真软件很容易对电路是否符合设计要求进行评价。图5是用TINA软件对图2电路仿真测试的频率特性及相频特性图，其中频率特性图中两条平行线指示了-3dB带宽。参考文献1 曾新民. 运算放大器应用手册[M]. 北京: 电子工业出版社, 1990.2 胡宴如. 模拟电子技术[M]. 北京: 高等教育出版社, 2000. 3 (日)冈村迪夫. 王林等译. OP放大电路设计[M]. 北京: 科学出版社, 2004.4
结束语随着手机、MP4、便携式测量仪器需求的大量增加，单电源供电方式的运放电路大有用武之地，同时电路设计仿真软件的大量涌现和完善，使得设计放大器的工作变得快捷轻松而有趣。IT Age/ Oct. 15, 20064 陆应华. 电子系统设计教程[M]. 北京: 国防工业出版社, 2005.5 李建民. 模拟电子技术基础[M]. 北京: 清华大学出版社, 2005.
范文六：大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器能够在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、 CA3140(单运放)等。须要表明的是，单电源供电的运算放大器不仅能够在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。比方，LM324能够在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以够在+5～±12V双电源供电状态下工作。在一些交流信号放大电路中，也可以够采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都须要加交流耦合电容，运用 单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗 (对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。通常来说，R2＝R3≈2RF。图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。须要表明的是,采用单电源供电是要付出必须代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。思考题 (1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：通常运算放大器的典型输入、输出特征如图4所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器能够在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、 CA3140(单运放)等。须要表明的是，单电源供电的运算放大器不仅能够在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。比方，LM324能够在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以够在+5～±12V双电源供电状态下工作。在一些交流信号放大电路中，也可以够采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都须要加交流耦合电容，运用 单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。该电路的增益Avf＝－RF／R1。R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗 (对于C1)或负载(对于C2)来确定。Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。通常来说，R2＝R3≈2RF。图2是一种单电源加法运算放大器。该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。须要表明的是,采用单电源供电是要付出必须代价的。它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。思考题 (1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。该电路的不失真输入电压的峰—峰值是多少呢?(提示：通常运算放大器的典型输入、输出特征如图4所示)；(2)图5是单电源差分放大器。若输入电压为50Hz交流电压，V1＝1V，V2＝O．4V，它的输出电压该是多少呢？
范文七：目前在许多手持设备、汽车以及计算机等设备 只用单电源供电，但是单电源容易出现不稳定问题，因此需要在电路外围增加辅助器件以提高稳定性。在电路图1中展示了单电源供电运算放大器的偏置方法，用电 阻RA与电阻RB构成分压电路，并把正输入端的电压设置为Vs/2。输入信号VIN是通过电容耦合到正输入端。在该电路中有一些严重的局限性。首先，电路的电源抑制几乎没有，电源电压的任何变化都将直接通 过两个分压电阻改变偏置电压Vs/2，但电源抑制的能力是电路非常重要的特性。例如此电路的电源电压1伏的变化，能引起偏置电路电压的输出Vs/2变化 0.5伏。该电路的电源抑制仅仅只有6dB，通过选用SGM8541运算放大器可以增强电源抑制能力。图1：单电源供电运算放大器的偏置方法。图1：单电源供电运算放大器的偏置方法。其次，运算放大器驱动大电流负载时电源经常不稳定，除非电源有很好的调节能力，或有很好的旁路，否则大的电压波动将回馈到电源线路上。运算放大器的正输入端的参考点将直接偏离Vs/2，这些信号将直接流入放大器的正输入端。表1：适用于图2的典型器件值。在应用中要特别注意布局，多个电源旁路电容、星形接地、单独的印制电源层可以提供比较稳定的电路。偏置电路的去耦问题解答这个问题需要改变一下电路。图2从偏置电路的中间节点接电容C2，用来旁路AC信号，这样可以提高AC的电源抑制，电阻RIN为Vs/2的基准电压提供DC的返回通路，并且为AC输入提供了交流输入阻抗。图2：接电容C2来旁路AC信号，提高AC的电源抑制。这个偏置电路的-3dB带宽是通过电阻RA、RB与电容C2构成的并且等于此偏置电路当频率在30Hz以内时，没有电源抑制的能力，因此任何在电源线上 低于30Hz的信号，能够轻易地加到放大器的输入端。一个通常解决这个问题的方法是增加电容值C2，它的值需要足够的大，以便能有效地旁路掉偏置电路通频 带以内的全部噪声。然而在这里比较合理的方法是，设置C2与偏置电路连接点的带宽是十分之一的信号输入带宽，参见图2。表2：电路图3和4的一些齐纳二极管与Rz电阻值的关系在有些运算放大器中输入偏置电流比较大是需要考虑的，由于放大器偏置电流的影响， 偏置分压电路的分压点将偏离Vs/2，影响了放大器的静态工作点。为了使放大器的静态工作点尽量靠近Vs/2，需要增加平衡电阻，见电路图2。在这个电路 中运算放大器选用的是SGM8541，该放大器的输入偏置电流在常温下只有1-2个皮安，几乎为零，因此可以不考虑输入偏置电流带来的误差。但如果工作在 非常宽的温度范围(-20℃-80℃)，在放大器的正负输入端加平衡电阻能很好地阻止输入带来的误差。图3：齐纳二级管偏置电路。设计单电源运算放大器电路，需要考虑输入偏置电流误差、电源抑制、增益、以及 输入与输出线路带宽等等。然而普通的应用设计是可以通过查表来获得，见表1。在单电源电压为15V或12V时偏置分压的两个电阻通常选用100kΩ，这样 可以在电源消耗与输入偏置电流误差之间合理的折中。5V单电源偏置分压电阻减小到一个比较低的值，例如42kΩ。还有些在3.3V应用中偏置分压电阻选在 27kΩ左右。齐纳二级管偏置电路表3：电路参数及期间参数选择。虽然电阻偏置电路技术成本很低，并且始终能保持运放输出控制在Vs/2，但运 放的共模抑制能力完全依靠RA/RB与C2构成的RC时间常数。通过使用C2可以提高至少10倍的RC(RC通过R1/C1与RIN/CIN的网路构成) 时间常数，这将有助于提高共模抑制比。RA与RB在使用100kΩ，并且电路带宽没有降低的时候，C2可以保持相当小的容量。也可以采用其它的方法在单电 源中提供偏置电压，并且有很好的电源抑制与共模抑制。比如在偏置电路中可以使用一个齐纳二极管调整偏置电压，提供静态工作点。图4：利用相同的齐纳二极管的反相放大器电路的偏置方法。在图3中，电流通过电阻RZ流到齐纳二极管，形成偏置工作点。电容CN可以 阻止齐纳二极管产生的噪声通过反馈进入运放。要想实现低噪声电路需要使用一个比10uF还大的CN，并且齐纳二极管应该选择一个工作电压在Vs/2。电阻 RZ必须选择能够提供齐纳二极管工作在稳定的额定电压上和保持输出噪声电流比较低的水平上。因为运放的输入电流只有1pA左右，几乎接近零，所以为了减小 输出噪声电流，低功耗的齐纳二极管是非常理想的选择。可以选择250mW的齐纳二极管，但为了考虑成本，选择500mW的齐纳二极管也是可以接受。齐纳二 极管的工作电流会因制造商的不同有些差别，在应用中一般IZ在5mA(250mW)与5uA(500mW)之间比较好。表4：电路参数及期间参数选择在齐纳二极管的工作极限范围之内，采用下面电路(图3、图4)将有比较好 的电源抑制能力。但这个电路有一些缺陷，因为运放输出的静态工作点是齐纳二极管的电压而不是Vs/2。如果电源电压下降，大信号输出的波形将会失真(出现 不对称的削顶波形)，此时电路还要消耗更多的电能。电阻RIN与R2应该选择相同的电阻值，防止偏置电流引起更大的失调电压误差。
范文八：单电源运算放大器电路应用图集(三)：滤波电路(上)这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意：1. 滤波器的拐点(中心)频率2. 滤波器电路的增益3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell)不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。或者可以通过几次实验而最终确定下来。如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。3．1 一阶滤波器一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器典型的低通滤波器如图十三所示。图十三3．1．2 高通滤波器典型的高通滤波器如图十四所示。图十四3．1．3 文氏滤波器文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，但是它可以改变信号的相角，同时也用来做相角修正电路。图十五中的电路对频率是F 的信号有90 度的相移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。图十五3．2 二阶滤波器二阶滤波电路一般用他们的发明者命名。他们中的少数几个至今还在使用。有一些二阶滤波器的拓扑结构可以组成低通、高通、带通、带阻滤波器，有些则不行。这里没有列出所有的滤波器拓扑结构，只是将那些容易实现和便于调整的列了出来。二阶滤波器有40dB 每倍频的幅频特性。通常的同一个拓扑结构组成的带通和带阻滤波器使用相同的元件来调整他们的Q 值，而且他们使滤波器在Butterworth 和Chebyshev 滤波器之间变化。必须要知道只有Butterworth 滤波器可以准确的计算出拐点频率，Chebyshev 和Bessell滤波器只能在Butterworth 滤波器的基础上做一些微调。我们通常用的带通和带阻滤波器有非常高的Q 值。如果需要实现一个很宽的带通或者带阻滤波器就需要用高通滤波器和低通滤波器串连起来。对于带通滤波器的通过特性将是这两个滤波器的交叠部分，对于带阻滤波器的通过特性将是这两个滤波器的不重叠部分。这里没有介绍反相 Chebyshev 和 Elliptic 滤波器，因为他们已经不属于电路集需要介绍的范围了。不是所有的滤波器都可以产生我们所设想的结果――比如说滤波器在阻带的最后衰减幅度在多反馈滤波器中的会比在Sallen－Key 滤波器中的大。由于这些特性超出了电路图集的介绍范围，请大家到教科书上去寻找每种电路各自的优缺点。不过这里介绍的电路在不是很特殊的情况下使用，其结果都是可以接受的。3．2．1 Sallen－Key滤波器Sallen-Key 滤波器是一种流行的、广泛应用的二阶滤波器。他的成本很低，仅需要一个运放和四个无源器件组成。但是换成Butterworth 或Chebyshev 滤波器就不可能这么容易的调整了。请设计者参看参考条目【1】和参考条目【2】，那里介绍了各种拓扑的细节。这个电路是一个单位增益的电路，改变Sallen－Key 滤波器的增益同时就改变了滤波器的幅频特性和类型。实际上Sallen－Key 滤波器就是增益为1的Butterworth 滤波器。图十六3．2．2 多反馈滤波器多反馈滤波器是一种通用，低成本以及容易实现的滤波器。不幸的是，设计时的计算有些复杂，在这里不作深入的介绍。请参看参考条目【1】中的对多反馈滤波器的细节介绍。如果需要的是一个单位增益的Butterworth 滤波器，那么这里的电路就可以给出一个近似的结果。图十七3．2．3 双T滤波器双T 滤波器既可以用一个运放也可仪用两个运放实现。他是建立在三个电阻和三个电容组成的无源网络上的。这六个元件的匹配是临界的，但幸运的是这仍是一个常容易的过程，这个网络可以用同一值的电阻和同一值的电容组成。用图中的公式就可以同时的将R3 和C3 计算出来。应该尽量选用同一批的元件，他们有非常相近的特性。3．2．3．1 单运放实现图十八如果用参数非常接近的元件组成带通滤波器，就很容易发生振荡。接到虚地的电阻最好在E－96 1％系列中选择，这样就可以破坏振荡条件。图十九3．2．3．2 双运放实现典型的双运放如图20到图22所示图二十图二十一图二十二
范文九：差分放大电路一. 实验目的:1． 掌握差分放大电路的基本概念；2． 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法； 3． 掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理:1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级，在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。电路中有关电阻保持严格对称,具有以下几个优点: (1)A1和A2提高了差模信号与共模信号之比,即提高了信噪比;(2)在保证有关电阻严格对称的条件下,各电阻阻值的误差对该电路的共模抑制比KCMRR没有影响;(3)电路对共模信号几乎没有放大作用,共模电压增益接近零。 因为电路中R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 ，故可导出两级差模总增益为：Avd??Rp?2R1?R5uo???? ??ui1?ui2?RP?R3通常，第一级增益要尽量高，第二级增益一般为1~2倍，这里第一级选择100倍，第二级为1倍。则取R3=R4=R5=R6=10KΩ,要求匹配性好，一般用金属膜精密电阻，阻值可在10KΩ~几百KΩ间选择。则 Avd=(RP+2R1)/RP先定RP，通常在1KΩ~10KΩ内，这里取RP＝1KΩ，则可由上式求得R1=99RP/2=49.5KΩ 取标称值51KΩ。通常RS1和RS2不要超过RP/2，这里选RS1＝ RS2＝510，用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高KCMRR的运放，性能一致性要好。 三. 实验内容1． 搭接电路 2． 静态调试要求运放各管脚在零输入时，电位正常，与估算值基本吻合。 3． 动态调试根据电路给定的参数，进行高阻抗差分放大电路的输出测量。可分为差模、共模方式输入，自拟实验测试表格，将测试结果记录在表格中。 1实验数据测量改变输入信号，测量高阻抗差分放大电路的输出。输入数据表格如下：四．实验仪器及主要器件 1．仪器 示波器低频信号发生器 直流稳压电源 2．元器件集成运放OP07 3只 电阻若干
范文十：基本放大及运放电路第一部分：介绍一、模拟信号和模拟电路的概念模拟信号是在时间和大小上连续变化的电量。模拟电子电路（简称模拟电路）就是实现这一类模拟信号放大、变换、处理和产生等功能的电路总称。二、模拟电路的特点模拟电路的电信号是连续变化的电量，其幅值的大小在一定范围内是任意的。所以要求电路要对这种信号不失真地进行放大或处理，因而对元器件及电路参数和外界条件的要求比较严格。例如放大电路中的半导体器件通常要工作在线性放大状态。放大电路是模拟电路中最基本的单元电路。放大电路一般包含具有非线性特性的三极管或集成放大器件，它们需要直流提供静态工作点，而被放大的是交流信号。所以，在模拟电路工作时，既有直流又有交流，既有线性元件工作又有非线性器件工作，既需要有静态分析又需要有动态分析。因此，我们必须熟悉交直流电路、RC电路的过渡过程和半导体器件等方面的知识。所以在课外还要多看看模拟电路的一些基本电路的组成、工作原理和分析方法，以及它们的应用，为以后从事有关工作打下基础。第二部分：基本放大电路三极管一．基本放大电路的组成1．基本放大电路上图画出共射极基本放大电路。它由三极管、电阻、电容和直流电源组成。由于三极管基本放大电路的放大元件是半导体三极管，要使它具有放大作用，必须外加直流电源，并保证三极管的发射极有正向偏置电压，集电结有反向偏置电压。另外，输入信号和输入电极之间有信号通路，输出电极和负载之间有信号通路。因为直流电源对交流信号呈现非常小（接近为0）的电阻，因此要避免交流信号与输入、输出电极相联的信号被直流电源短路。所以直流电源和输入、输出电极之间接有足够大的阻抗。共射共集共基三种基本放大电路的构成都有这种特点。2．基本放大电路的工作特点：（1）电路中既有直流，又有交流。直流提供静态工作点，交流是被放大的信号；（2）电路由线性元件和非线性元件组成，不能直接用线性电路的分析方法分析放大电路；（3）三极管必须始终工作在放大状态，以保证被放大的信号不失真。二．基本放大电路的两种分析方法1．图解法：主要功能：分析静态工作点，动态范围和波形失真。分析步骤：① 画出三极管的输出特性，根据电路参数求出IBQ；② 作直流负载线，确定静态工作点；③ 通过静态工作点作交流负载线；④ 根据输入信号引起的ib变化，由交流负载线确定iC和uCE的变化范围；⑤ 检查是否有失真，确定输出波形。2．微变等效电路法：主要功能：分析动态参数，计算放大倍数、输入和输出电阻。分析步骤：①利用估算法或图解法求静态工作点；②根据放大电路的交流通路画出微变等效电路；③根据三极管参数，求出r be；④按照线性电路的分析方法求电压放大倍数Au 、输入电阻Ri 、输出电阻R0 。三．放大电路的频率特性和多级放大电路性能特点（一）、放大电路的频率特性1．概念放大电路的放大倍数与信号的频率之间的对应关系称为频率特性。当信号频率很高或很低时，放大倍数的幅值和相位都会改变，因此频率特性又分为幅频特性和相频特性。2．耦合电容影响低频特性信号在低频段，由于耦合电容的影响，放大倍数幅值比中频段的值要小，相位超前。当信号频率趋近0时，放大倍数也趋近于0；相位趋近于＋90?。放大倍数下降到中频段值的0.707倍时，对应的频率称为下限频率，用fL表示。3．三极管极间电容影响高频特性信号在高频段，由于极间电容的影响，放大倍数幅值比中频段的值要小，相位落后。当信号频率趋近∞时，放大倍数也趋近于0；相位趋近于－90?。放大倍数下降到中频段值的0.707倍时，对应的频率称为上限频率，用fH表示。4．带宽上限频率与下限频率之差称为带宽，即fbw = fH－fL（二）、多级放大电路性能特点1．三种耦合方式阻容耦合：工作点独立，便于分析调试，低频特性差，不便集成。直接耦合：低频特性好，便于集成，工作点不独立，易温漂。变压器耦合：工作点独立，便于分析调试，笨重，低频特性差，不便集成。2．多级放大电路性能特点多极电路总电压放大倍数等于各级电压放大倍数之积；多极电路频率特性的总带宽小于各级电路的带宽。四．三极管的应用：1．开关控制：如图1：PNP管的开关应用如图2
NPN管的开关应用： 图1图22．三级管在音频放大器中的应用：如图3为音频功率放大器的应用：图3第三部分：集成运放(一).集成运放组成的三种基本放大器一．集成运放的两个工作区与特性1．集成运放的传输特性：从电压传输特性可见OA有线性和非线性两个工作区。2．运放线性工作基本特性（1）．条件：存在深负反馈（2）．基本关系式：UO=AOdUId（UP-UN）线性区很窄为mV级或更小（3）．理想运放线性工作存在虚短和虚断 如图711虚短 ：UP=Un，即同相IN端与反相IN端等电位虚断 ：IP=In ，
即两个IN端无电流3．运放非线性工作基本特性（1）．条件：开环或正反馈（2）．基本关系式：UO ＝＋UOS
―――――工作在正向饱和状态＝－UOS
―――――工作在负向饱和状态（3）．理想运放非线性工作无虚短有虚断 。4．分析集成运放电路基本方法（1）．先确定工作区（2）．将集成运放视为理想运放（3）．双虚搭桥找电量关系（4）．根据待求参数引用电路定律列方程求解。二．反相放大器（又称反相比例运算电路）1．基本电路（1）．信号输入方式：单端反相输入（2）．反馈类型：负反馈（3）．RB—平衡电阻 （ RB=R1//Rf ）（4）．反相放大器存在虚地，无公模信号输入（5）．根据理想运放虚短路条件解得反相放大器的闭环增益为：Au＝Uo / Ui ＝－Rf / R12、设计要点（1）．|Au|取值为0．1—100 ；（2）．R1、Rf取值为1kΩ—1MΩ；（3）．普通运放工作频率取0—10kHz；欲提高工作频率应选频带宽的高档运放。3、反相求和运算电路：是基本反相放大器应用电路（1）．电路组成：可以等效为两个反相放大器相并联运用。（2）．推导UO=f（UI 1、UI 2）表达式方法：采用三虚和叠加原理UO＝－（Rf / R1）UI 1－（Rf / R2）UI 2若有多条支路求和（i=1～n）则为UO=∑[-（Rf/Ri）UIi]三．同相放大器：又称同相比例运算电路1、电路组成（1）、信号输入方式：单端、同相输入；（2）、反馈类型：正反馈；(3)、闭环电压增益：Au=UO/UI=1+(Rf/R1)输出电压：Uo=AuUI2、电压跟随器（缓冲器）（1）、电路组成：将R1断开后的电路称电压跟随器。（2）、基本特性（a）关系式：Au=1 ，Uo=UI；因R1断开时，R1=∞，所以得该结论。该式表明Uo与UI数值相等、相位相同，即Uo随UI同步变化，称电压跟随器。（b）Ri极高，RO极小，跟随精度极高。 因此应用广泛，做缓冲器或阻抗变换。四、差动放大器1、基本电路组成（1）、信号输入方式：双入单出。UI1≠UI2时,分解成差模与共模两种IN信号。（2）、存在电压负反馈保证线性工作。（3）、在电路设计上，要求对称R1=R2，R3=Rf，使电路平衡，保证UOC=0，有较高性能。（4）、特点：放大差模信号，抑制共模信号。2、推导Au、UO=f（UI 1，UI 2）表达式Uo=(Rf/R1)×（UI2-UI1）----------（1）Au=UO/(UI2-UI1)=Rf/R1 -------------（2）由UO式可见，UO正比于两个输入电压之差，故称差动放大器， 又称减法器。3、输入电阻
R i＝R1+R2=2R1。由于R1数值通常不高于数百千欧，因此R i不够高。4、输出电阻RO极小。5、数据放大器（仪表放大器，测量放大器）（1）、基本差放存在缺点：输入电阻低。，运算精度低；在基本差放基础上改进，出现了数据放大器，
是应用广泛的优良电路。（2）、电路组成（a）从整体电路看，信号传输是双入单出。（b）整个电路由两级差动放大器级联而成。 输入级组成双入双出差放，由于同相输入，使数放Ri极高。输出级组成第二级差放(双入单出)。（c）为提高性能，电路结构对称。五、集成运放的应用：音频放大器前级预放大，电压跟随器，信号叠加，信号比较器，有源滤波器等。下图为射随器及信号叠加与放大运用：下图为低通有源滤波器的应用：