電子電路設計中最常用的運算放大器應用及典型設計
2021-01-05 OFweek維科網我將在實際工作中我經常運用到的運放放大器電路推薦給大家；其應用領域已經延伸到汽車電子、通信、消費等各個領域，並將在未來技術方面扮演重要角色。
首先運算放大器其按參數可分為如下幾種：
通用型運算放大器：
主要特點是價格低廉、產品量大面廣，其性能指標能適合於一般性使用。
低溫漂型運算放大器：
在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中，總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。
高阻型運算放大器：
特點是差模輸入阻抗非常高，輸入偏置電流非常小，一般rid＞1GΩ～1TΩ，IB為幾皮安到幾十皮安。
高速型運算放大器：
主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。
低功耗型運算放大器：
由於電子電路集成化的最大優點是能使複雜電路小型輕便，所以隨著可攜式儀器應用範圍的擴大，必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。
高壓大功率型運算放大器：運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。
可編程控制運算放大器：
在儀器儀表得使用過程中都會涉及到量程得問題．為了得到固定電壓得輸出，就必須改變運算放大器得放大倍數。
我們關鍵的幾個關鍵參數問題！
1．低功耗的需求？
2．低噪聲的需求？
3．高精度的需求？（較低的失調電壓）
4．高速的需求？（運放的帶寬高，跟運放的帶寬要求相關）
5．壓擺率的需求？（1V／uS以上）跟運放的帶寬相關，速率高—壓擺率高！
6．幾個通道的需求？（單通道或雙通道）
7．是否需要軌對軌？（信號的失真性小，信號可滿擺幅輸出！）
8．失調電壓的需求？（是否5mV以內）
9．通用運放主要指標
GBW在1MHz左右
失調電壓 ＞ 5mV
壓擺率為1V／？S以上
Railto Rail概念
A．輸入失調電壓VOS（input offsetvoltage）輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，即為折算到輸入端的失調電壓。是表徵運放內部電路對稱性的指標。
說明：失調電壓越低，運放性能指標就越高，其內部的對稱性指標就越好。
B．壓擺率SR（Slew rate）其特徵參數數據越高運放的性能也越優越。表徵其工作時的響應速度，輸出電壓的響應速度能快速跟蹤輸入電壓的性能指標。
說明：壓擺率越高越好，其輸出電壓的響應速度會越快。
C．電壓／電流噪聲eN（＠1KHz）（Voltage Noise）其特徵參數越大越好。進行運算放大時其背景噪聲的幹擾會越小。
說明：電壓／電流的噪聲電壓越小越好。其輸出放大的背景噪聲就越小。有用信號更容易取得。
D．諧波失真THD（total harmonic distortion）其百分數越低越好。表徵其輸出信號對比輸入信號的失真度情況。
說明：THD值越低越好，表明其輸出波形的相似度等級。
常用OP－運放放大器電路設計應用如下：
1．InverterAmp．反相位放大電路：
放大倍數為Av＝R2／R1但是需考慮規格之Gain－Bandwidth數值。
R3＝R4提供1／2電源偏壓
C3為電源去耦合濾波
C1，C2輸入及輸出端隔直流
此時輸出端信號相位與輸入端相反
2、Non－inverterAmp．同相位放大電路：
放大倍數為Av＝R2／R1
R3＝R4提供1／2電源偏壓
C1，C2，C3為隔直流
此時輸出端信號相位與輸入端相同
3、Voltagefollower緩衝放大電路：
O／P輸出端電位與I／P輸入端電位相同
單雙電源皆可工作
4、Comparator比較器電路：
I／P電壓高於Ref時O／P輸出端為Logic低電位
I／P電壓低於Ref時O／P輸出端為Logic高電位
R2＝100＊R1用以消除Hysteresis狀態，即為強化O／P輸出端，Logic高低電位差距，以提高比較器的靈敏度
（R1＝10K，R2＝1M）
單雙電源皆可工作
5、Square－waveoscillator方塊波震蕩電路：
R2＝R3＝R4＝100K
R1＝100K，C1＝0．01uF
Freq＝1／（2π＊R1＊C1）
6、Pulsegenerator脈波產生器電路：
R2＝R3＝R4＝100K
R1＝30K，C1＝0．01uF，R5＝150K
O／P輸出端OnCycle＝1／（2π＊R5＊C1）
O／P輸出端OffCycle＝1／（2π＊R1＊C1）
7、Activelow－passfilter有源低通濾波器電路：
R1＝R2＝16K
R3＝R4＝100K
C1＝C2＝0．01uF
放大倍數Av＝R4／（R3＋R4）
Freq＝1KHz
8、Activeband－passfilter有源帶通濾波器電路：
R7＝R8＝100K，C3＝10uF
R1＝R2＝390K，C1＝C2＝0．01uF
R3＝620，R4＝620K
Freq＝1KHz，Q＝25
9、High－passfilter高通濾波器電路：
C1＝2＊C2＝0．02uF，C2＝0．01uF
R1＝R2＝110K
6dBLow－cutFreq＝100Hz
10、Adj．Q－notchfilter頻寬可調型濾波器電路：
R1＝R2＝2＊R3
C1＝C2＝C3／2
Freq＝1／（2π＊R1＊C1）
VR1調整負回授量，越大則Q值越低。（表示頻帶變寬，但是衰減值相對減少。）
R1，R2，R3，C1，C2，C3為Twin－Tfilter結構。
11、Wien－bridgeSine－waveOscillator文橋正弦波震蕩電路：
R1＝R2，C1＝C2
R3與D1，D2Zener產生定點壓負回授
Freq＝1／（2π＊R1＊C1）
D1與D2可使用Lamp效果更佳（產生阻抗負變化係數）
12、Peakdetector峰值檢知器電路：（範例均為正峰值檢知）
本電路僅提供思維參考用（右方電路具放大功能）
Eo＝Ei＊（R4＋R3）／R3
S1為連續取樣開關，因應峰值不斷的變化。
13、Positive－peakdetector正峰值檢知器電路：
R1＝1K，R2＝1M，C1＝10uF
只有在I／P電位高於OP－端電位時，才能使Q1導通，O／P電位繼續升高．
正峰值必須低於電源正值，所得數據為最高值。
14、Negative－peakdetector負峰值檢知器電路：
R1＝1M，C1＝10uF
只有在I／P電位低於OP－端電位時，O／P電位繼續降低．
負峰值必須高於電源負值，所得數據為最高值。
15、RMS（Absolutevalue）detector絕對值檢知器電路：
不論I／P端極性為何，皆可由O／P端輸出，若後端再接上正峰值檢知器電路，
即可取得RMS數值。
總結：
上述的電路結構運用範圍廣；如果了解電路工作原理對於我們無論多複雜的結構電路都能有清晰的認識！
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