运算放大器应用程序

在本教程中,我们将了解运算放大器的不同应用。OP-AMPS是具有广泛实现的基本模拟电路之一。我们将在这篇文章中了解一些重要但更常用的运算放大器应用程序。

OP-AMP比较器

在电子设备中,比较器是比较两个电压(或电流)的电路配置,并指示哪一个更大。因此,对比较器的输入本质上应不同。可以使用OP-AMPS轻松配置比较器,因为OP-AMPS具有高增益和平衡差值输入。

从理论上讲,开环配置(无反馈)中的运算放大器可以用作比较器。当非反相终端V处的输入电压v+大于反相输入端子V处的电压-,OP-AMP的输出在其正极端饱和。当非反相输入电压降至反相输入电压以下时,OP-AMP输出切换到其负饱和度水平。比较器电路最广泛应用于模数转换器(ADC)和振荡器。

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OP-AMP反相比较器

在反相比较器中,输入电压V应用于运算放大器的反相输入端子,通过电阻器r连接非反相输入端子连接到参考电压。1和R.2。只要输入电压V比参考电压v更小裁判,OP-AMP的输出仍然呈正饱和。当V.远远超过参考电压,OP-AMP的输出切换到其负饱和度水平,并且只要V即可保持负饱和小于v裁判。使用OP-AMP的比较器的电路如下图所示。

反转比较器

通过选择电阻器r的值1和R.2,参考电压V裁判可以调整,比较器可用于将输入电压与相应的参考电压进行比较。

V.出去= + V.星期六;如果V.裁判

= -V.星期六;如果V.> V.裁判

OP-AMP反相比较器的输入和输出波形如下图所示。

波形 - 反相比较器

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OP-AMP非反相比较器

非反相比较器

在OP-AMP非反相比较器的情况下,输入电压V应用于非反相输入端子和参考电压,V裁判,连接到反相输入端子。当输入电压V大于参考电压v裁判,OP-AMP输出呈正饱和。在实践中,差异(v-v.裁判)将是一个正价值。由于OP-AMP输入没有反馈,因此OP-AMP的开环增益将是无限的。因此,输出将摆动其最大可能值+ VSAT。当输入电压低于参考电压时,输出切换到其负饱和电压。

V.出去= + V.星期六;如果V.> V.裁判

= -V.星期六;如果V.裁判

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OP-AMP对数放大器

操作放大器可以配置为用作对数放大器或简单的对数放大器。对数放大器是一种非线性电路配置,输出是K.倍率施加输入电压的对数值。Log放大器在计算中找到应用中的应用,乘法和分割信号,电源和根部计算,信号压缩和解压缩,以及工业应用中的过程控制。可以使用反馈中的双极结晶体管构造对数放大器的对数放大器,因为BJT的集电极电流与其基极发射电压进行对数相关。

对数放大器

使用OP-AMP的基本原始放大器的电路如上图所示。对数放大器工作的必要条件是输入电压始终必须为正。可以看出v出去= - V.

由于晶体管的集电极端子保持在虚拟地,并且基站也接地,因此电压 - 电流关系变为二极管的电压并由

一世E.= I.S.。[E.Q(VBE)/ KT- 1]

在哪里,

一世S.=饱和电流,

k = boltzmann的常量

t =绝对温度(在k中)

自I.E.= I.C对于基础晶体管,

一世C= I.S.。[E.Q(VBE)/ KT- 1]

(一世C/一世S.)= [eQ(VBE)/ KT- 1]

(一世C/一世S.)+ 1 = [eQ(VBE)/ KT]

(一世C+ I.S.)/一世S.= E.Q(VBE)/ KT

E.Q(VBE)/ KT=(I.C/一世S.)自I.C>> I.S.

在上述等式的两侧采取自然的日志,我们得到

V.=(kt / q)ln [iC/一世S.]

收集器电流iC= V./ R.1和V.出去= -V.

所以,

V.出去= - (kt / q)ln [v/ R.1。一世S.]

因此,电路的输出与输入电压的日志成比例。然而,输出取决于从晶体管到晶体管和温度的饱和度电流。可以添加补偿电路以稳定这些变化的输出。

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防数放大器或指数放大器

反对数或指数放大器(或简单的防停电放大器)是OP-AMP电路配置,其输出与输入的指数值或反日志值成比例。防停电放大器与原木放大器完全相反。防停电放大器以及对数放大器用于对输入信号执行模拟计算。使用OP-AMP的防止型放大器的电路如下图所示。

Anitlog放大器

应注意,通过交换晶体管和电阻器的位置,可以使对数放大器成为防停电放大器的工作。晶体管的基准集电极电压从虚拟地面概念保持在地电位。当前的I.E.对于晶体管给出,

一世E.= I.S.。[E.Q(VBE)/ KT- 1]

对于接地的基础晶体管,iE.= I.C。所以,

一世C= I.S.。[E.Q(VBE)/ KT- 1]

在哪里,我S.=晶体管的饱和电流,

V.出去= I.C.r.1

V.出去= I.S.。[E.Q(VBE)/ KT- 1] .r1

此外,对于上述电路V= -V.。所以,

V.出去= R.1。一世S.。[E.q(-v./ kt.- 1]

由于I的变化,Antilog放大器也存在不稳定的输出S.对于不同的晶体管和温度依赖性。可以添加补偿电路以稳定输出对抗这种变化。

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电流至电压转换器

操作放大器电流到电压转换器,也称为跨阻抗放大器,是将输入电流的变化转换为相应的输出电压的电路。电流至电压转换器电路最常用于将光电二极管,光电检测器,加速度计和其他传感器设备的电流输出放大到明显和可用的电压电平。

简单的电流 - 电压转换器电路将具有反馈电阻,具有大的电阻值。放大器的增益取决于该电阻器。根据应用,可以以不同的方式构造电流到电压转换器。所有配置都将传感器设备的低电平电流输出转换为显着电压电平。电路的增益和带宽随不同类型的传感器而变化。

电流 - 电压转换器

基本电流 - 电压转换器的电路如上图所示。在这种情况下,传感器装置是光电二极管,并且它连接到反相输入端子,并且非反相输入端接地。这为光电二极管提供了低阻抗负荷,这使得光电二极管低的电压保持低。OP-AMP的高增益可保持光电二极管电流IP,等于通过电阻器R的反馈电流F。由于光电二极管引起的输入偏移电压非常低,因为光电二极管没有外部偏置。这提供了大的输出增益,而没有任何输出偏移电压。

可以给出上述电路的输出电压,

V.出去= - I.P..r.F

上述等式仅满足DC和低频增益电流转换器。如果增益大,则OP-AMP的非反相输入处的任何输入偏移电压将导致输出偏移电压。为了最大限度地减少这些效果,电流 - 电压转换器通常在OP-AMP输入处设计FET,其具有非常低的输入偏移电压。

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OP-AMP逆变器

OP-AMP反相放大器或逆变器反转输入信号以及放大器。反相放大器输入的正面信号将导致输出处的负发信号,反之亦然。当IN输入时,输入的AC SINURICEL信号将产生180O.在输出处的相位正弦信号中。

逆变器

以上图显示了使用OP-AMP的典型反相放大器的电路。该电路采用负反馈连接,通过电阻rF。输入信号被施加到反相输入端子,并且非反相输入端接地。

由于OP-AMP的输入电流理想地为零,因此电流I由于输入电压流过电阻器1和R.F。输入和输出电压可以计算为,

V.= I.R.1

V.出去= -i.r.F

因此,电路的闭环增益,aCL., 是

一种CL.= V.出去/ V.= - (i.rF/我1)= -R.F/ R.1

输入电压V因此由-R扩增F/ R.1产出时的时间。可以注意到,如果电阻器的电阻,r1和R.F,等于输出电压,

V.出去= - V.

这种电路称为反相缓冲器,或者简单地是逆变器。

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OP-AMP非反相放大器

非反相放大器是OP-AMP电路配置,其产生与所施加的输入信号同相的放大输出信号。非反相放大器使用负反馈连接,但是代替将整个输出信号馈送到输入,仅作为输入到OP-AMP的反相输入端的输入,将输出信号电压的一部分馈送。

非反相放大器

上图显示了典型的非反相放大器。输入信号被施加到非反相输入端子,并且输出通过电阻电位分频器网络馈送到反相输入端子。

当将正输入信号施加到非反相输入端时,输出电压将移位以使反相输入端子等于所施加的输入电压的反相输入端子。因此,在电阻器r中会产生反馈电压2

V.R2.= V.= I.2R.2

在哪里,我2电流在电阻器r的连接处流动1和R.2

V.出去= I.2(r.1+ R.2

从v的上述方程和V.出去,可以计算非反相放大器的闭环电压增益,

一种CL.= V.出去/ V.

= I.2(r.1+ R.2) / 一世2R.2

=(r.1+ R.2)/ R.2

一种CL.= 1 +(r1/ R.2

上述增益方程是正的,表明输出将与施加的输入信号保持同相。非反相放大器的闭环电压增益由电阻器R的比率确定1和R.2用于电路。

实用的非反相放大器将串联与输入电压源串联电阻,以保持两个输入端子中的输入电流。

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OP-AMP应用程序摘要

本文概述了运算放大器的广泛应用。OP-AMP可用于执行各种数学操作,例如添加,减法,乘法以及微积分和集成等的微积分操作。OP-AMPS用于各种应用,如AC和DC信号放大,滤波器,振荡器,电压调节器,大多数消费和工业设备的比较器。如今,OP-AMPS在模拟电子电路中是非常受欢迎的构建块。

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