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運放電路

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運放電路能對信號進行數(shù)學運算的放大電路。它曾是模擬計算機的基礎(chǔ)部件,因而得名。采用集成電路工藝制做的運算放大器,除保持了原有的很高的增益和輸入阻抗的特點之外,還具有精巧、廉價和可靈活使用等優(yōu)點,因而在有源濾波器、開關(guān)電容電路、數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流信號放大、波形的產(chǎn)生和變換,以及信號處理等方面得到十分廣泛的應用。

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運放電路簡介

  運放電路能對信號進行數(shù)學運算的放大電路。它曾是模擬計算機的基礎(chǔ)部件,因而得名。采用集成電路工藝制做的運算放大器,除保持了原有的很高的增益和輸入阻抗的特點之外,還具有精巧、廉價和可靈活使用等優(yōu)點,因而在有源濾波器、開關(guān)電容電路、數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流信號放大、波形的產(chǎn)生和變換,以及信號處理等方面得到十分廣泛的應用。

  直流放大電路在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中,特別是在一些測量儀器和自動化控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。如在一些自動控制系統(tǒng)中,首先要把被控制的非電量(如溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、照度等)用傳感器轉(zhuǎn)換為電信號,再與給定量比較,得到一個微弱的偏差信號。因為這個微弱的偏差信號的幅度和功率均不足以推動顯示或者執(zhí)行機構(gòu),所以需要把這個偏差信號放大到需要的程度,再去推動執(zhí)行機構(gòu)或送到儀表中去顯示,從而達到自動控制和測量的目的。因為被放大的信號多數(shù)是變化比較緩慢的直流信號,分析交流信號放大的放大器由于存在電容器這樣的元件,不能有效地耦合這樣的信號,所以也就不能實現(xiàn)對這樣信號的放大。能夠有效地放大緩慢變化的直流信號的最常用的器件是運算放大器。運算放大器最早被發(fā)明作為模擬信號的運算(實現(xiàn)加減乘除比例微分積分等)單元,是模擬電子計算機的基本組成部件,由真空電子管組成。所用的運算放大器,是把多個晶體管組成的直接耦合的具有高放大倍數(shù)的電路,集成在一塊微小的硅片上。

運放電路百科

  運放電路能對信號進行數(shù)學運算的放大電路。它曾是模擬計算機的基礎(chǔ)部件,因而得名。采用集成電路工藝制做的運算放大器,除保持了原有的很高的增益和輸入阻抗的特點之外,還具有精巧、廉價和可靈活使用等優(yōu)點,因而在有源濾波器、開關(guān)電容電路、數(shù)-模和模-數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流信號放大、波形的產(chǎn)生和變換,以及信號處理等方面得到十分廣泛的應用。

  直流放大電路在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中,特別是在一些測量儀器和自動化控制系統(tǒng)中應用非常廣泛。如在一些自動控制系統(tǒng)中,首先要把被控制的非電量(如溫度、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、照度等)用傳感器轉(zhuǎn)換為電信號,再與給定量比較,得到一個微弱的偏差信號。因為這個微弱的偏差信號的幅度和功率均不足以推動顯示或者執(zhí)行機構(gòu),所以需要把這個偏差信號放大到需要的程度,再去推動執(zhí)行機構(gòu)或送到儀表中去顯示,從而達到自動控制和測量的目的。因為被放大的信號多數(shù)是變化比較緩慢的直流信號,分析交流信號放大的放大器由于存在電容器這樣的元件,不能有效地耦合這樣的信號,所以也就不能實現(xiàn)對這樣信號的放大。能夠有效地放大緩慢變化的直流信號的最常用的器件是運算放大器。運算放大器最早被發(fā)明作為模擬信號的運算(實現(xiàn)加減乘除比例微分積分等)單元,是模擬電子計算機的基本組成部件,由真空電子管組成。所用的運算放大器,是把多個晶體管組成的直接耦合的具有高放大倍數(shù)的電路,集成在一塊微小的硅片上。

  運算放大器基本電路及原理

  圖六電路中,由虛短知,反向輸入端的電壓與同向端相等,由虛斷知,通過R1的電流與通過C1的電流相等。通過R1的電流i=V1/R1 通過C1的電流i=C*dUc/dt=-C*dVout/dt 所以Vout=((-1/(R1*C1))∫V1dt 輸出電壓與輸入電壓對時間的積分成正比,這就是傳說中的積分電路了。若V1為恒定電壓U,則上式變換為Vout = -U*t/(R1*C1) t 是時間,則Vout 輸出電壓是一條從0至負電源電壓按時間變化的直線。

  

  圖七中由虛斷知,通過電容C1和電阻R2的電流是相等的,由虛短知,運放同向端與反向端電壓是相等的。則: Vout = -i * R2 = -(R2*C1)dV1/dt 這是一個微分電路。如果V1是一個突然加入的直流電壓,則輸出Vout 對應一個方向與V1相反的脈沖。

  

  圖八。由虛短知Vx = V1 ……a Vy = V2 ……b 由虛斷知,運放輸入端沒有電流流過,則R1、R2、R3可視為串聯(lián),通過每一個電阻的電流是相同的, 電流I=(Vx-Vy)/R2 ……c 則:

  Vo1-Vo2=I*(R1+R2+R3) = (Vx-Vy)(R1+R2+R3)/R2 ……d 由虛斷知,流過R6與流過R7的電流相等,若R6=R7, 則Vw = Vo2/2 ……e 同理若R4=R5,則Vout – Vu = Vu – Vo1,故

  Vu = (Vout+Vo1)/2 ……f 由虛短知,Vu = Vw ……g 由efg 得Vout = Vo2 – Vo1 ……h

  由dh 得Vout = (Vy –Vx)(R1+R2+R3)/R2 上式中(R1+R2+R3)/R2是定值,此值確定了差值(Vy–Vx)的放大倍數(shù)。這個電路就是傳說中的差分放大電路了。

  

  分析一個大家接觸得較多的電路。很多控制器接受來自各種檢測儀表的0~20mA 或4~20mA 電流,電路將此電流轉(zhuǎn)換成電壓后再送ADC 轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號,圖九就是這樣一個典型電路。如圖4~20mA 電流流過采樣100Ω電阻R1,在R1上會產(chǎn)生0.4~2V 的電壓差。由虛斷知,運放輸入端沒有電流流過,則流過R3和R5的電流相等,流過R2和R4的電流相等。

  故: (V2-Vy)/R3= Vy/R5 ……a (V1-Vx)/R2 = (Vx-Vout)/R4 ……b 由虛短知: Vx = Vy ……c 電流從0~20mA變化, 則V1 = V2 + (0.4~2) ……d 由cd 式代入b 式得(V2 + (0.4~2)-Vy)/R2 =(Vy-Vout)/R4 ……e 如果R3=R2,R4=R5,則由e-a 得Vout = -(0.4~2)R4/R2 ……f 圖九中R4/R2=22k/10k=2.2,則f 式Vout = -(0.88~4.4)V,即是說,將4~20mA 電流轉(zhuǎn)換成了-0.88~ -4.4V 電壓,此電壓可以送ADC 去處理。

  

  電流可以轉(zhuǎn)換成電壓,電壓也可以轉(zhuǎn)換成電流。圖十就是這樣一個電路。上圖的負反饋沒有通過電阻直接反饋,而是串聯(lián)了三極管Q1的發(fā)射結(jié),大家可不要以為是一個比較器就是了。只要是放大電路,虛短虛斷的規(guī)律仍然是符合的!由虛斷知,運放輸入端沒有電流流過,

  則(Vi – V1)/R2 = (V1 – V4)/R6 ……a

  同理(V3 – V2)/R5 = V2/R4……b

  由虛短知V1 = V2……c

  如果R2=R6,R4=R5,則由abc 式得V3-V4=Vi

  上式說明R7兩端的電壓和輸入電壓Vi 相等,則通過R7的電流I=Vi/R7,如果負載

  RL《《100KΩ,則通過Rl 和通過R7的電流基本相同。

  

  來一個復雜的,呵呵!圖十一是一個三線制PT100前置放大電路。PT100傳感器引出三根材質(zhì)、線徑、長度完全相同的線,接法如圖所示。有2V 的電壓加在由R14、R20、R15、Z1、PT100及其線電阻組成的橋電路上。Z1、Z2、Z3、D11、D12、D83及各電容在電路中起濾波和保護作用,靜態(tài)分析時可不予理會,Z1、Z2、Z3可視為短路,D11、D12、D83及各電容可視為開路。

  由電阻分壓知, V3=2*R20/(R14+20)=200/1100=2/11 ……a 由虛短知,U8B 第6、7腳電壓和第5腳電壓相等V4=V3 ……b 由虛斷知,U8A 第2腳沒有電流流過,則流過R18和R19上的電流相等。

  (V2-V4)/R19=(V5-V2)/R18 ……c 由虛斷知,U8A 第3腳沒有電流流過,V1=V7 ……d 在橋電路中R15和Z1、PT100及線電阻串聯(lián),PT100與線電阻串聯(lián)分得的電壓通過電阻R17加至U8A 的第3腳,

  V7=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Rx 的函數(shù)

  我們再看線電阻的影響。Pt100最下端線電阻上產(chǎn)生的電壓降經(jīng)過中

  間的線電阻、Z2、R22,加至U8C 的第10腳,由虛斷知, V5=V8=V9=2*R0/(R15+Rx+2R0) ……a

 ?。╒6-V10)/R25=V10/R26 ……b 由虛短知, V10=V5 ……c 由式abc 得V6=(102.2/2.2)V5=204.4R0/[2.2(1000+Rx+2R0)] ……h 由式gh 組成的方程組知,如果測

  出V5、V6的值,就可算出Rx 及R0,知道Rx,查pt100分度表就知道溫度的大小了。

  

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      電源穩(wěn)壓器是一種能自動調(diào)整輸出電壓的供電電路或供電設(shè)備,其作用是將波動較大和不合用電器設(shè)備要求的電源電壓穩(wěn)定在它的設(shè)定值范圍內(nèi),使各種電路或電器設(shè)備能在額定工作電壓下正常工作。
  • 脈寬調(diào)制電路
    脈寬調(diào)制電路
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