在實(shí)際使用運放去設計電路時(shí)，首先要考慮運放的供電為單電源或雙電源，然后 根據信號源阻抗要求去選擇同相或反向放大電路。當然某些特殊要求的地方還要考慮 使用差分放大電路來(lái)設計滿(mǎn)足要求，比如視頻中提到的電池電壓檢測電路就是利用差 分單電源供電實(shí)現了電池電壓檢測功能。所以基于上述的實(shí)際應用過(guò)程，我們就可以 設計出三種類(lèi)型的電路：同相放大電路，反向放大電路和差分放大電路了。同時(shí)在考 慮到運放電路的供電要求，可以提供單電源或雙電源來(lái)設計放大電路，這樣按照排列 組合就可以知道每種類(lèi)型的電路至少有4個(gè)設計電路了。當然我們在設計電路時(shí)要考 慮到它的實(shí)際用途，所以有些組合中的電路不具有實(shí)際意義就不會(huì )使用了。
以下內容 按照同相比例放大電路，反向比例放大電路，差分放大電路順利來(lái)總結以下。
同相比例放大電路特點(diǎn)：對輸入信號進(jìn)行比例放大，不進(jìn)行相位翻轉。
在對同相比例放大電路設計時(shí)，注意要對運放芯片的輸入的電源端進(jìn)行RC濾波 減小紋波，實(shí)質(zhì)就是減小電源電壓的變化導致的輸出信號的變化從而減小噪聲。對于 運放芯片本身來(lái)說(shuō)還有一個(gè)參數PSRR也是與此有關(guān)的。
在運放電路的輸入端加入電容 C5 構成低通濾波器，實(shí)現對對輸入信號的濾波減小噪聲。
圖1
1.1在運放電路的輸出端加入了R13，C7構成低通濾波，截止頻率計算公式1/2*π *R13*C7，同時(shí)為了防止電路振蕩作用；
1.2此電路的放大倍數計算公式：Gain=1+?7 ? èGain=11 倍。也就是說(shuō)當輸入信號為1mVpp 值時(shí)，輸出信號可以變成11mVpp。假如考慮到運放芯片輸出是能到達電源電 源情況下，在芯片的Pin3 端輸入信號可以達到±227mV,都能被線(xiàn)性放大。如果超出此輸入范圍就出現輸出信號正負電源電壓飽和 了。所以在使用運放時(shí)要考慮電路輸出信 號范圍，即使我們在使用 Rail-to- Rail運放時(shí)也要考慮留輸出余量，以免出現信號失真。
1.3 電容C15在此次實(shí)現了相位補償作用，為何實(shí)現了相位補償作用呢？在前面視頻 可以知道，電容的電流超前電壓90°的。同時(shí)此電容與電阻也組成了一個(gè)低通濾波器， 具體的作用取決于電容值的大小。
2、在使用雙電源系統設計電路時(shí)相對簡(jiǎn)單一些不用考慮提供中心偏置電壓?jiǎn)?wèn)題，為何 單電源供電時(shí)要考慮中心偏置電壓呢？目的就是使電路具有最大的輸出動(dòng)態(tài)范圍。以下我們來(lái)看看單電源系統設計的運放電路，如下圖：
圖2
2.1 細心的讀者會(huì )發(fā)現圖2電路與圖1電路的不同點(diǎn)主要在：供電電源，輸入端以及反 饋網(wǎng)絡(luò )。
2.1.1供電電源采用單電源好處，減小芯片成本，同時(shí)增大設計的難度，這正是我們大 顯本領(lǐng)的好機會(huì )。
2.1.2 輸入端加入了直流偏置電壓，此直流偏置電壓由2個(gè)10K電阻實(shí)現的。但是此種 方法產(chǎn)生中心偏置電壓就是一個(gè)大坑，對系統的穩定性和噪聲帶來(lái)不可估量的結果特 別是對與精密電路設計來(lái)說(shuō)。建議最好方法使用參考電壓芯片，最次也要使用運放做 個(gè)跟隨器去做。加入此中心直流偏置電壓目的就是為了提高運放電路的輸入動(dòng)態(tài)范圍。 其實(shí)在此加入直流電壓會(huì )產(chǎn)生一個(gè)疑問(wèn)，此直流電壓這么大被放大了11倍還怎么放大 信號源信號呢？下面會(huì )解釋。電容C9隔直通交對輸入信號的直流成分去掉。
2.1.3 電容C12作用。電容的作用隔直通交作用，由于此電容的存在使直流信號無(wú)法形 成反饋回路從而不會(huì )產(chǎn)生直流放大作用。至少對電路的交流信號放大了11倍。
下圖為產(chǎn)生中心直流偏置電壓的另一個(gè)方法，在圖中紅色圈出部分。
圖3
此方法用電路分壓產(chǎn)生中心直流偏置電壓一樣會(huì )存在之前分析的問(wèn)題，不建議這樣 使用。此方法中為何不會(huì )產(chǎn)生直流信號被放大呢？請讀者們自行分析一下吧。
至此，關(guān)于同相比例放大電路單/雙電源電路設計學(xué)習筆記寫(xiě)到此了，下一次分享 反向比例放大電路設計。
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