幾種運(yùn)算放大器(比較器)及經(jīng)典電路地簡(jiǎn)單分析報(bào)告

有用標(biāo)準(zhǔn)文檔有用標(biāo)準(zhǔn)文檔路板修理的同行，看完后有所斬獲。遍觀全部模擬電子技朮的書籍和課程，在介紹運(yùn)算放大器電路的時(shí)候，無(wú)非是先給電路來(lái)個(gè)定性，比方這Vo=(1+Rf)Vi，那是一個(gè)反向放大器，然后得出Vo=-Rf*Vi……最終學(xué)生往往得出這樣一個(gè)印象：記住公式就可以了！假設(shè)我們將電路稍稍變換100給出的運(yùn)算放大器電路分析得一點(diǎn)不錯(cuò)的沒(méi)有超過(guò)10個(gè)人！其它專業(yè)畢業(yè)的更是可想而知了。“虛斷”，不過(guò)要把它運(yùn)用得出神入化，就要有較深厚的功底了。虛短和虛斷的概念80dB出電壓是有限的，一般在10V～14V1mV，兩輸入端近似等電位，相當(dāng)于“短路”。開環(huán)電壓放大倍數(shù)越大，兩輸入端的電位越接近相等。“虛短”是指在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短。明顯不能將兩輸入端真正短路。兩輸入端越接近開路?！疤摂唷笔侵冈诜治鲞\(yùn)放處于線性狀態(tài)時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡(jiǎn)稱虛斷。明顯不能將兩輸入端真正斷路。運(yùn)放電路工作原理時(shí)，首先請(qǐng)各位臨時(shí)忘掉什么同向放大、反向放大，什么加法器、減法器，什么入……臨時(shí)忘掉那些輸入輸出關(guān)系的公式……這些東東只會(huì)干擾你，讓你更糊涂﹔也請(qǐng)各位臨時(shí)不輸入偏置電流、共模抑制比、失調(diào)電壓等電路參數(shù)，這是設(shè)計(jì)者要考慮的事情。我們理解的就是抱負(fù)放大器〔其實(shí)在修理中和大多數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，把實(shí)際放大器當(dāng)做抱負(fù)放大器來(lái)分析也不會(huì)有問(wèn)題〕。好了，讓我們抓過(guò)兩把“板斧” “虛短”和“虛斷”，開頭“庖丁解牛”了。(原文件名:1.jpg)引用圖片圖一運(yùn)放的同向端接地=0V0V，反向輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎R1R2R1I1=(Vi-V-)/R1……aR2的電流I2=(V--Vout)/R2……bV-=V+=0……cI1=I2……d求解上面的初中代數(shù)方程得Vout=(-R2/R1)*Vi這就是傳奇中的反向放大器的輸入輸出關(guān)系式了。(原文件名:2.jpg)引用圖片的電流I=Vout/(R1+R2)……bVi等于R2=I*R2c由abcVout=Vi*(R1+R2)/R2這就是傳奇中的同向放大器的公式了。(原文件名:3.jpg)引用圖片V-=V+=0……a由虛斷及基爾霍夫定律知，通過(guò)R2R1R3(V1V-)/R1+(V2–V-)/R2=(Vout–V-)/R3……b代入abV1/R1+V2/R2=Vout/R3假設(shè)取R1=R2=R3，則上式變?yōu)閂out=V1+V2，這就是傳奇中的加法器了。(原文件名:4.jpg)引用圖片請(qǐng)看圖四。由于虛斷，運(yùn)放同向端沒(méi)有電流流過(guò)，則流過(guò)R1和R2的電流相等，同理流過(guò)R4和R3的電流(V1–V+)/R1=(V+-V2)/R2……a(VoutV-)/R3=V-/R4……b由虛短知：V+=V-……c假設(shè)R1=R2，R3=R4V+(V1V2)/2V-Vout/2VoutV1+V2也是一個(gè)加法器，呵呵！(原文件名:5.jpg)引用圖片R1的電流等于通過(guò)R2的電流，同理通過(guò)R4的電流等于R3的電流，故有(V2–V+)/R1=V+/R2……a(V1–V-)/R4=(V--Vout)/R3……bR1=R2V+=V2/2……c假設(shè)R3=R4，則V-=(VoutV1)/2……dV+V-……eVout=V2-V1了。(原文件名:6.jpg)引用圖片R1C1等。通過(guò)R1i=V1/R1C1i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt所以Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dtV1U，則上式變換Vout=-U*t/(R1*C1)t是時(shí)間，則Vout0(原文件名:7.jpg)引用圖片C1和電阻R2Vout=-i*R2=-(R2*C1)dV1/dt這是一個(gè)微分電路。假設(shè)V1VoutV1(原文件名:8.jpg)引用圖片Vx=V1……aVy=V2……b由虛斷知，運(yùn)放輸入端沒(méi)有電流流過(guò)，則R1、R2、R3I=(Vx-Vy)/R2……c則：Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3)=(Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2……d由虛斷知，流過(guò)R6R7R6=R7，則Vw=Vo2/2……eR4=R5，則VoutVu=Vu–Vo1，故Vu=(Vout+Vo1)/2……f由虛短知，Vu=Vw……g由=Vo2Vo1……h(huán)dhVout=(Vy–Vx)(R1+R2+R3)/R2上式中(R1+R2+R3)/R2值，此值確定了差值(Vy–Vx)的放大倍數(shù)。這個(gè)電路就是傳奇中的差分放大電路了。(原文件名:9.jpg)引用圖片0~20mA4~20mAADC4~20mA100Ω電阻R1，在R1上會(huì)產(chǎn)生0.4~2V的電壓差。由虛斷知，運(yùn)放輸入端沒(méi)有電流流過(guò)，則流過(guò)R3和R5的電Vx=Vy……c0~20mAV1=V2+(0.4~2)……dcdb(V2=R4/R2=22k/10k=2.2，則fVout=-(0.88~4.4)V4~20mA-0.88~-4.4VADC(原文件名:10.jpg)引用圖片電流可以轉(zhuǎn)換成電壓，電壓也可以轉(zhuǎn)換成電流。圖十就是這樣一個(gè)電路。上圖的負(fù)反響沒(méi)有通過(guò)電阻直接反響，而是串聯(lián)了三極管Q1的規(guī)律仍舊是符合的！由虛斷知，運(yùn)放輸入端沒(méi)有電流流過(guò)，則(Vi–V1)/R2=(V1–V4)/R6……a同理(V3–V2)/R5=V2/R4……b由虛短知V1=V2……cR2=R6，R4=R5，則由abcV3-V4=ViR7ViR7I=Vi/R7，假設(shè)負(fù)載RL<<100KΩ，則通過(guò)RlR7(原文件名:11.jpg)引用圖片PT100PT1002VR14、R20、R15、Z1、PT100路上。Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各電容在電路中起濾波和保護(hù)作用，靜態(tài)分析時(shí)可不予理睬，Z1、Z2Z3D11D12D836、75V4=V3bU8A2R18R19(V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18……cU8A3V1=V7……dR15Z1、PT100PT100R17U8A3V7=2*(Rx+2R0)/(R15+Rx+2R0)…..e由虛短知，U8A第3腳和第2腳電壓相等，V1=V2……f由abcdef得，(V5-V7)/100=(V7-V3)/2.2化簡(jiǎn)得V5=(102.2*V7-100V3)/2.2即V5=204.4(Rx+2R0)/(1000+Rx+2R0)–200/11……g上式輸出電壓V5是U8C10V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0)……a(V6-V10)/R25=V10/R26……b由虛短知，V10=V5……cabcV6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)]……h(huán)ghV5、V6RxR0，Rx，pt100LM3391〕失調(diào)電壓小，典型值為2mV；2〕電源電壓范圍寬，單電源為2-36V，雙電源電壓為1V-±18V34Vo；5〕差動(dòng)輸入電壓范圍較大，大到可以等于電源電壓；6〕輸出端電位可敏捷便利地選用。IR2339、ANI339、SF339LM339C-141LM339IR2339、ANI339、SF339LM339用“-”表示。用作比較兩個(gè)電壓時(shí)，任意一個(gè)輸入端加一個(gè)固定電壓做參考電壓〔也稱為門限電平，它可選擇LM339〕，另一端加一兩個(gè)輸入端電壓差異大于10mV就能確保輸出能從一種狀態(tài)牢靠地轉(zhuǎn)換到另一種狀態(tài)，因此，把LM339LM339電阻〔3-15K〕。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位負(fù)載的值。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。單限比較器電路圖2a給出了一個(gè)根本單限比較器。輸入信號(hào)Uin，即待比較電壓，它加到同相UOH2b31/4LM339R1R2。UR=R2/〔R1+R2〕*UCC。Rt端電壓大于“-”端電壓，Uo電壓大于“+”端，比較器反轉(zhuǎn)，UoR1的值可以轉(zhuǎn)變門限電壓，既設(shè)定溫度值的大小。遲滯比較器〔起伏。在電路中引入正反響可以抑制這一缺點(diǎn)。4bΔ路寄生耦合而產(chǎn)生的自激振蕩。561/4LM339U4<2.8V，U5=2.8V，輸出開路，過(guò)電壓保護(hù)電路不工作，作為正反響B(tài)G1242VU4>2.8V0V，BG1U5R1R22.7V，促U4U5，這就使翻轉(zhuǎn)后的狀態(tài)極為穩(wěn)定，避開了過(guò)壓點(diǎn)四周由于電網(wǎng)電〔遲滯〕，在過(guò)電壓保護(hù)后，電網(wǎng)電壓要降到242-5=237VU4<U3，電磁爐才又開頭工作。這正是我們所期望