如何才能设计出可靠的运算放大电路
◆运算放大器简称运放,是一种集成度较高,放大倍数很大的模拟集成电路。它与数字集成电路不同之处在于它对输入信号的反应是连续的,按比例的,而不是像开关似的说开就开说关就关的数字电路方式。因此它多用在要求对输入信号有线性放大或按某种函数规律放大的线路中,而且由于其放大倍数非常高,使得在电路中主要调节外围电阻就能简单可靠地设定运放电路的放大倍数及反应曲线。
这就是运算放大器通常要工作在线性区域的原因。
当然,也可以用运算放大器设计出诸如比较器、窗口电路等非线性的应用电路,此时它的工作状态又可以是在非线性区域的。
两个运放:接法都是;输出端与负输入端相连。第一个运放正输入端接基准电压(0.5V加二极管正向导通电压),可用电阻分压得到,输出端通过二极管接到第二级运放的正输入端,第二运放的正输入端通过电阻连接in输入端。就能得到图中的关系。
2、最麻烦的问题:运放(OP)选型。
(1)输出电压正负30V,意味着该OP的供电电压一般在正负32V以上,属于很少见的高压运放了。
(2)带宽100KHz,增益20dB(10倍),两者相承,得到增益带宽积,至少是1M;
(3)供电在正负15V条件下,要达到正负30V的输出,结论做不到,任何一个运放,输出电压均不可能高于供电电压。
结论:所给条件有误,请你自己检查。
因此需要一个反相求和的加法器(自己查找模电教材经典电路),增益500倍,再加上一个直流分量。
由于输出电压达10V,建议用+-15V供电,由于输入在mV级,建议用高精度运放OP07。
输入信号端的电阻R取200Ω,反馈电阻Rf选100k,达到反相增益-500。
直流相加信号从-15V电源用200k可调电阻引到反相端,让输入电压为零时,调节此可调电阻(大约在150k)使得输出为10V。
如果增益要求很准确,则需要把输入端的R也换成可调电阻,再调节它,使得20mV输入时输出电压为零。
顺便指出,你的信号单位书写方法有误,20MV表示20兆伏,即2千万伏!毫伏“m”必须小写,不会真的是20000000V输入吧?
这个要求的放大电路要求不高,所以可以随便选一个运放就可以,这里选用ne5532,很常用的一种运放。反相放大,只要反馈电阻与输入电阻的比为20就可以,即200k/10k=20,电路如图:
运放选型上要注意运放带宽问题,需要考虑信号发生器所需要发生的频率
运算放大器是具有很高放大倍数的电路单元。
在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。由于早期应用于模拟计算机中用以实现数学运算,因而得名“运算放大器”。
由于早期应用于模拟计算机中,用以实现数学运算,故得名“运算放大器”。运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多,广泛应用于电子行业当中。
分类
高阻型
这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>1GΩ~1TΩ,IB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
低温漂型
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。当前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP07、OP27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。