介绍
操作放大器可以配置为作为各种功能电路,例如放大器,振荡器,电压调节器,滤波器,整流器等。这些电路配置中的大多数都要求OP-AMP输出连接到其输入。从输出到输入的此连接称为“反馈”。由于OP-AMP具有两个输入端,正负,OP-AMP中的反馈连接可以是正反馈或负反馈。如果输出连接到OP-AMP的非反相端子,则据说反馈是正的,如果输出连接到反相输入,则表示反馈是负的。通过外部电阻将输出反馈到OP-AMP的输入,称为反馈电阻(RF)。反馈连接提供了一种准确控制OP-AMP增益的方法,具体取决于应用程序。
反相放大器是使用OP-AMPS的重要电路配置,它使用负反馈连接。反相放大器,如名称所示,将输入信号反转为放大器。反相放大器输入的正面信号将导致输出处的负发信号,反之亦然。输入的AC正弦信号将产生180个O.在输出处的相位正弦信号中。
反相运算放大器电路
![](http://www.051376.com/wp-content/uploads/2015/01/1.-Inverting-Operational-Amplifier-Circuit.jpg)
上图显示了理想的反相放大器的电路图。通过电阻器R提供给反相输入端子的输入1并且非反相终端连接到地。通过反馈电阻器r馈回反相输入的输出F。
当在反相输入(晶体管Q2的基极)上施加正电压时,Q2的集电极端子处的电流增加,并且r的电压降C也增加了。这种效果驱动输出电压低,因为不反相输入端子(Q1的基部)接地。不管施加的输入电压如何,Q2的基极将通过负反馈向下拉到地电平。因此,当v在应用,输出v出去更改为将反相输入端子保持在地面的级别。因此,该电路配置中的反相输入端称为虚拟地面。电阻器r的结1和R.F由于虚拟地面,始终保持在地面。忽略流入OP-AMP电路的小偏置电流,电流I流过电阻器R1和R.F。输入和输出电压可以计算为,
V.在= I.R.1
和V.出去= -i.r.F
闭环电压增益是一个CL.= V.出去/ V.在= -i.r.F/ i.r.1
反相运算放大器的电压增益
给出反相运算放大器的闭环电压增益
一种CL.= V.出去/ V.在= - (rF/ R.1)
闭环增益方程的负符号表示输出相对于所应用的输入反转。
在实用的反相放大器中,非反相输入未直接连接到接地。它应由具有与R相同值的电阻器接地1保持输入电流等于。当输入为零伏时,这会提供更好的输出电压为零(或接近0)伏的可能性。
笔记:
在反相放大器电路中,如果电阻器r1和R.F具有相同的幅度rF= R.1,然后将反相放大器的增益为-1,产生输出,该输出是施加输入的补充,V出去= - V.在。这种类型的反相放大器配置通常称为Unity增益逆变器或简单地反相缓冲区。
反相放大器电压特性
![](http://www.051376.com/wp-content/uploads/2015/01/2-.-inverting-amplifier-voltage-characteristics.jpg)
OP-AMP的电压特性或传输曲线如上图所示。可以注意到输入信号V在是积极的,输出v出去是消极的,反之亦然。而且,输出相对于应用的输入线性地改变。当输入信号幅度超出施加到运算放大器的正负电源之外,特征曲线饱和,或者换句话说,输出变为常数。
即+ V.CC.= + V.星期六和-v.CC.= -V.星期六
反相运算放大器示例
1.设计增益的反相放大器和等于10kΩ的输入电阻。
给定是放大器增益和输入电阻的值。
我们知道为反相放大器,aCL.= - R.F/ R.1
因此,R.F= -a.CL.x R.1
= - (-10)x10kΩ
R.F=100kΩ.
2.在下面显示的电路中,R1=10kΩ,rF=100kΩ,v在= 1V。25kΩ的负载连接到输出端子。计算,
- 当前I.1
- 输出电压V.出去
- 负载电流I.L.
![](http://www.051376.com/wp-content/uploads/2015/01/3-.-Inverting-Amplifier-Examples.jpg)
(i)输入电流i1
一世1= V.在/ R.1
= 1 V /10KΩ
一世1= 0.1 ma.
(ii)输出电压V出去
V.出去= - (rF/ R.1)* V.在
= - (100kΩ/10kΩ)x 1 v
V.出去= - 10 V
(iii)负载电流iL.:
一世L.= V.出去/ R.L.
= 10 v /25kΩ
一世L.= 0.4 mA.
跨阻抗放大器
跨阻距放大器是将输入电流转换为输出的相应电压的简单电路。它是电压转换器的电流。跨阻抗放大器可用于放大光电二极管,照片检测器,加速度计和其他类型的传感器的电流输出到可用电压值。跨阻距放大器对光电二极管提供低阻抗,并将其与OP-AMP的输出电压隔离。
最简单的跨阻抗放大器将具有反馈电阻,其值非常大。放大器的增益取决于该电阻器。根据应用,可以以各种方式配置跨阻抗放大器。所有这些不同的配置将传感器的低电平电流转换为显着的电压电平。增益,带宽和电压/电流偏移值随不同类型的传感器而变化。
直流运营
![](http://www.051376.com/wp-content/uploads/2015/01/Trans-Impedence-Amplifier-Circuit.jpg)
基本跨阻抗放大器的电路图如上图所示。光电二极管连接到反相输入端子。非反相输入端子连接到地。这为光电二极管提供了低阻抗负载,这使光电二极管低的电压保持低。OP-AMP的高增益使光电二极管电流通过RF保持等于反馈电流。由于光电二极管在该电路中没有外部偏压,因此由于光电二极管引起的输入偏移电压非常低。这允许大电压增益,而没有任何显着的输出偏移电压。
可以指出的是
-一世P.= V.出去/ R.F
即V.出去/ 一世P.= -R.F
上述等式是跨阻能放大器的直流和低频增益。如果增益大,则OP-AMP的非反相输入处的任何输入偏移电压将导致输出偏移电压。为了使这些效果最小化,跨阻抗放大器通常在OP-AMP输入处设计有FET,其具有非常低的输入偏移电压。
跨阻气机的频率响应与反馈电阻器R的增益成反比地成反比F。在这些放大器中使用的传感器通常具有比OP-AMP可以处理更多的电容。OP-AMP的输入端子以及OP-AMP内部电容上的该电容在反馈路径中引入了低通滤波器。该滤波器的低通滤波器响应可以表征为反馈因子β,其衰减反馈信号。
当考虑该低通滤波器的效果时,电路的响应方程变为
V.出去= - (1p.rF)/ {1 +(1 / aol.β)}
在哪里,答:ol.是OP-AMP的开环增益。
在低频下,反馈因子β对放大器响应几乎没有影响。放大器响应将接近理想值,只要开环增益(aol.β)远远大于统一。
反相放大器摘要
- 反相放大器电路采用负反馈并产生相对于输入的反相输出。因此,反相放大器的增益表示为负。
- 反相放大器的电压增益与OP-AMP开环增益无关,非常大。
- 反相放大器的电压增益取决于所使用的电阻值,因此可以通过选择r的值来精确控制增益1和R.F适当的。
- 如果R.F> R.1,增益将大于1。
- 如果R.F
1,收益将小于1。 - 如果R.F= R.1,增益将是统一的。
- 因此,输出电压可以大于,小于或等于幅度和180的输入电压O.超出阶段。
介绍
操作放大器可以配置为作为各种功能电路,例如放大器,振荡器,电压调节器,滤波器,整流器等。这些电路配置中的大多数都要求OP-AMP输出连接到其输入。
从输出到输入的此连接称为“反馈”。由于OP-AMP具有两个输入端,正负,OP-AMP中的反馈连接可以是正反馈或负反馈。如果输出连接到OP-AMP的非反相端子,则据说反馈是正的,如果输出连接到反相输入,则表示反馈是负的。通过外部电阻将输出反馈到OP-AMP的输入,称为反馈电阻(RF)。反馈连接提供了一种准确控制OP-AMP增益的方法,具体取决于应用程序。
反相放大器是使用OP-AMPS的重要电路配置,它使用负反馈连接。反相放大器,如名称所示,将输入信号反转为放大器。反相放大器输入的正面信号将导致输出处的负发信号,反之亦然。输入的AC正弦信号将产生180个O.在输出处的相位正弦信号中。
上图显示了理想的反相放大器的电路图。通过电阻器R1向反相输入端子提供输入,并且非反相端子连接到地。通过反馈电阻器r馈回反相输入的输出F。
当在反相输入(晶体管Q2的基极)处施加正电压时,Q2的集电极端子处的电流增加并且跨越RC的电压降也增加。这种效果驱动输出电压低,因为不反相输入端子(Q1的基部)接地。不管施加的输入电压如何,Q2的基极将通过负反馈向下拉到地电平。因此,当应用VIN时,输出VOUT将改变为将反相输入端子处于地面的电平。因此,该电路配置中的反相输入端称为虚拟地。电阻器R1和RF的结始终由于虚拟地面始终保持在地面。忽略流入OP-AMP电路的小偏置电流,电流I流过电阻器R1和RF。输入和输出电压可以计算为,
vin = i.r1
和vout = -i.rf
闭环电压增益为ACL = VOUT / VIN = -I.RF / I.R1
反相运算放大器的电压增益
给出反相运算放大器的闭环电压增益
ACL = VOUT / VIN = - (RF / R1)
闭环增益方程的负符号表示输出相对于所应用的输入反转。
在实用的反相放大器中,非反相输入未直接连接到接地。它应由具有与R1相同的电阻器接地,以保持输入电流等于。当输入为零伏时,这会提供更好的输出电压为零(或接近0)伏的可能性。
笔记:
在反相放大器电路中,如果电阻器R1和RF都具有相等的幅度RF = R1,则反相放大器的增益将是-1,产生作为施加的输入的补充的输出,Vout = -Vin。这种类型的反相放大器配置通常称为Unity增益逆变器或简单地反相缓冲区。
反相放大器电压特性
OP-AMP的电压特性或传输曲线如上图所示。可以注意到,当输入信号VIN为正时,输出VOUT为负,反之亦然。而且,输出相对于应用的输入线性地改变。当输入信号幅度超出施加到运算放大器的正负电源之外,特征曲线饱和,或者换句话说,输出变为常数。
即+ V.CC.= + V.星期六和-v.CC.= -V.星期六
反相运算放大器示例
1.设计增益的反相放大器和等于10kΩ的输入电阻。
给定是放大器增益和输入电阻的值。
我们知道为反相放大器,aCL.= - R.F/ R.1
因此,R.F= -a.CL.x R.1
= - (-10)x10kΩ
R.F=100kΩ.
2.在下面所示的电路中,R1 =10kΩ,RF =100kΩ,VIN = 1V。25kΩ的负载连接到输出端子。计算,
- 当前I.1
- 输出电压V.出去
- 负载电流I.L.
(i)输入电流I1
I1 = VIN / R1
= 1 V /10KΩ
i1 = 0.1 ma
(ii)输出电压VOUT
V.出去= - (rF/ R.1)* V.在
= - (100kΩ/10kΩ)x 1 v
V.出去= - 10 V
(iii)负载电流IL:
一世L.= V.出去/ R.L.
= 10 v /25kΩ
一世L.= 0.4 mA.
跨阻抗放大器
跨阻距放大器是将输入电流转换为输出的相应电压的简单电路。它是电压转换器的电流。跨阻抗放大器可用于放大光电二极管,照片检测器,加速度计和其他类型的传感器的电流输出到可用电压值。跨阻距放大器对光电二极管提供低阻抗,并将其与OP-AMP的输出电压隔离。
最简单的跨阻抗放大器将具有反馈电阻,其值非常大。放大器的增益取决于该电阻器。根据应用,可以以各种方式配置跨阻抗放大器。所有这些不同的配置将传感器的低电平电流转换为显着的电压电平。增益,带宽和电压/电流偏移值随不同类型的传感器而变化。
直流运营
基本跨阻抗放大器的电路图如上图所示。光电二极管连接到反相输入端子。非反相输入端子连接到地。这为光电二极管提供了低阻抗负载,这使光电二极管低的电压保持低。OP-AMP的高增益使光电二极管电流通过RF保持等于反馈电流。由于光电二极管在该电路中没有外部偏压,因此由于光电二极管引起的输入偏移电压非常低。这允许大电压增益,而没有任何显着的输出偏移电压。
可以指出的是
-一世P.= V.出去/ R.F
即V.出去/ 一世P.= -R.F
上述等式是跨阻能放大器的直流和低频增益。如果增益大,则OP-AMP的非反相输入处的任何输入偏移电压将导致输出偏移电压。为了使这些效果最小化,跨阻抗放大器通常在OP-AMP输入处设计有FET,其具有非常低的输入偏移电压。
跨阻能放大器的频率响应与反馈电阻RF的增益成反比。在这些放大器中使用的传感器通常具有比OP-AMP可以处理更多的电容。OP-AMP的输入端子以及OP-AMP内部电容上的该电容在反馈路径中引入了低通滤波器。该滤波器的低通滤波器响应可以表征为反馈因子β,其衰减反馈信号。
当考虑该低通滤波器的效果时,电路的响应方程变为
V.出去= - (1p.rF)/ {1 +(1 / aol.β)}
其中,AOL是OP-AMP的开环增益。
在低频下,反馈因子β对放大器响应几乎没有影响。放大器响应将接近理想值,只要开环增益(aol.β)远远大于统一。
反相放大器摘要
- 反相放大器电路采用负反馈并产生相对于输入的反相输出。因此,反相放大器的增益表示为负。
- 反相放大器的电压增益与OP-AMP开环增益无关,非常大。
- 反相放大器的电压增益取决于所使用的电阻值,因此可以通过适当地选择R1和RF的值来精确控制增益。
- 如果RF> R1,则增益将大于1。
- 如果RF
- 如果RF = R1,则增益将是统一的。
- 因此,输出电压可以大于,小于或等于输入电压,幅度为180o。
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