读书笔记——OP放大电路设计

本书深入探讨了OP放大电路的设计,包括反相、正相、差动和比较放大器,以及它们的缺陷和补偿技术。重点讲解了零点漂移、振荡和带宽问题的原因与解决方案。书中还介绍了放大电路在信号放大和转换中的应用,如仪用放大器、有源滤波器等。

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OP放大电路设计——作者:冈村廸夫【日】

——从重视再现性设计的基础到实际应用

OP放大电路主要有四种:反相放大器、正相放大器、差动放大器、比较放大器。而这些基本的电路全是有缺陷的,如零点漂移、噪声、振荡和带宽。而对于这些缺我们加入了一些补偿电路。补偿后的电路在加上其他电路就构成了实际应用的电路,而这些电路主要有两种作用:1、信号放大2、信号转换。

这本书详细讲解了产生零点漂移、噪声、振荡和带宽等缺陷的原因及补偿方法。下面详细讲解一下:

输入为零时,输出出现的电压称为输出的偏置电压,偏置电压随温度、时间等一起变化的情况称为零点漂移。集成IC的第一级通常采用差动放大电路,而由于Vbe的差异就造成了电压偏置、hFE的不同就造成了偏置电流。根据这些原因,我们可以根据需要加入零点调节。

——振荡

如果振荡稳定的产生,我们就可以制作出更好的放大器。但是通常情况下是不稳定产生的,令人难以捕捉。并不是所有的电路都能产生振荡产生振荡是有条件:1、反馈环路中的增益为1以上。2、反馈环路环路转一圈的相位偏差360度以上。基于条件我们就知道了放大电路产生振荡的原因:1、与放大倍数和频率特性以及相位补偿。2、电阻、负载电容。3、电源的旁路。解决办法加入补偿电容。

——带宽、速率

电路的转换速率只跟恒流源和电容量有关。其解决方法为:加入相位补偿和OP放大器外部补偿。

在放大电路的应用这部分,

### 交流放大电路设计与实现方式 交流放大电路是一种用于放大交流信号的电路,其设计通常基于运算放大器(运放)。以下是关于交流放大电路设计、原理图以及运放电路实现方式的相关内容: #### 1. 同相交流放大器设计 同相交流放大器是一种常见的运放应用形式。它的输入阻抗较高,适合用作信号缓冲或放大。放大倍数由外接电阻决定,公式为: \[ A_v = 1 + \frac{R_f}{R_4} \] 其中 \( R_f \) 和 \( R_4 \) 分别是反馈电阻和输入电阻[^1]。 为了确保电路正常工作,\( R_4 \) 的阻值范围通常在几千欧姆到几十千欧姆之间。此外,输入电阻 \( R_3 \) 也对电路性能有重要影响,通常需要根据具体应用场景选择合适的阻值。 #### 2. 运放电路实现方式 运放电路的实现方式主要包括以下几种配置: - **同相放大器**:如前所述,适用于高输入阻抗场景。 - **反相放大器**:其电压增益计算公式为 \( A_v = -\frac{R_f}{R_i} \),其中 \( R_f \) 是反馈电阻,\( R_i \) 是输入电阻[^2]。 - **差分放大器**:能够放大两个输入信号之间的差异,广泛应用于噪声抑制场景。 #### 3. 原理图设计要点 在设计交流放大电路的原理图时,需注意以下几点: - 确保电源电压足够支持信号的动态范围。 - 使用适当的滤波电容以减少电源噪声。 - 根据信号频率选择合适的补偿电容,避免高频振荡。 以下是一个简单的同相交流放大器原理图示例: ```plaintext Vin ---+--- R3 ---+--- Vout | | R1 OpAmp | | +---------+--- Rf | R4 | GND ``` #### 4. 技术资料推荐 对于深入学习交流放大电路,可以参考以下技术资料: - 《Operational Amplifiers: Theory and Practice》——详细介绍了运放的工作原理及应用。 - 《Analog Circuits Cookbook》——提供了丰富的运放电路设计实例。 - 在线资源如TI、ADI等半导体厂商提供的技术文档和应用笔记。 ### 示例代码 以下是一个使用Python模拟运放放大倍数计算的简单代码: ```python def calculate_gain(rf, r4): return 1 + (rf / r4) # 示例参数 rf = 10e3 # 反馈电阻 10kΩ r4 = 1e3 # 输入电阻 1kΩ gain = calculate_gain(rf, r4) print(f"放大倍数: {gain}") ```
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