奇妙的运算放大器电路

原创 加油射频工程师 2022-07-07 17:54

运算放大器之所以被称为运算放大器,没有叫A放大器或者B放大器,那是因为这种结构可以做运算,比如积分,微分,加法,减法呀等等。


运算放大器有两个输入,一个为同相输入(non-inverting input),记为V+,一个为反相输入(inverting input),记为V-。

运算放大器有一 个输入,记为Vout。

理想情况下,运算放大器只放大两个输入之间的电压差。


那为啥运算放大器会有两个输入呢?这是因为两个输入有两个输入的优点。

(1) 两个输入可以建立只有一个输入时无法完成的电路;

(2) 有时候,若遇到一个复杂系统(比如包括很多晶体管以及级数),将其等效为运放,可以简化分析。

比如说,下图中左侧,觉得这电路,因为反馈电阻R2的存在,顿时觉得复杂。但是如果将三级放大电路等效为运放,那看上去就简单明了了。


我们希望运放是理想的,但是理想丰满,现实总是骨感的。所以实际的运放,总会有很多的不完美。

理想的运放:

开环增益为∞;输入阻抗为∞;输出阻抗为0;带宽为∞。

但实际的运放:

开环增益有限;输入阻抗虽大,但不是∞;输出阻抗虽小,但不是0;带宽有限。



运放的虚短,虚断

因为Vout=Aol*(V+-V-),因为Vout为有限值,而Aol的值很大,那么V+与V-相差很小,即V+~==V-.这就是所谓的虚短。

而因为运算放大器是输入阻抗很高,虽然连线连着,但是电流极小,可以认为为0,即I+=0,I-=0,因此可以认为两个输入与运放是断开的,这就是所谓的虚断。

虚短和虚断这两个概念,在运算电路分析中,是常用的。


运算的基本电路

同相放大器(Non-inverting amplifier)

上图中Aol称为开环增益,而Vout/Vin则称为闭环增益。

运算放大器构成的同相放大器,其增益与电阻的比值有关,这个特性优于普通放大器。因为电阻比是能够精确控制的,而且受温度,加工等因素的影响很小。


反相放大器(inverting amplifer)

可以看到,反相放大器的增益仍然是比值,可以精确控制。此时其输入阻抗为R2,与同相放大器相比,输入阻抗变小。而且,如果降低R2以获得更高增益的同时,也降低了输入阻抗。

这在使用反相放大器时,也需要考虑一下。


单位增益缓冲器(Unity-gain buffer)

那单位增益缓冲器又有啥好处呢?也不能放大增益。

如果计算一下单位增益缓冲器的话,你会发现,其输入阻抗接近于无穷大,输出阻抗则接近于0(即使运放本身的输出阻抗不小)。

这使得其可以在不对前级电路产生影响的情况下,感应到前级电路的电压;同时,又能驱动低输入阻抗的电路。


积分器


微分器


加法器


精密整流器

简单的二极管整流器有一个问题,就是当输入信号的幅度小于二极管的开启电压VDon时,输出为0,如下图所示。

由运放构成的精密整流器,不会存在这样一个问题。


对数放大器

对数放大器的输入输出曲线如下图所示。

如果信号输入幅度较小,则其放大增益大;当信号幅度增加时,其放大增益相应减小。

对数放大器的结构如下图所示。




评论
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 102浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 116浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 111浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 87浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 73浏览
  • TOF多区传感器: ND06   ND06是一款微型多区高集成度ToF测距传感器,其支持24个区域(6 x 4)同步测距,测距范围远达5m,具有测距范围广、精度高、测距稳定等特点。适用于投影仪的无感自动对焦和梯形校正、AIoT、手势识别、智能面板和智能灯具等多种场景。                 如果用ND06进行手势识别,只需要经过三个步骤: 第一步&
    esad0 2024-12-04 11:20 58浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 119浏览
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 120浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 101浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 68浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦