26、运算放大器的深入解析与应用

运算放大器的深入解析与应用

1. 滤波器相关知识

不同类型的滤波器在电路设计中有着重要作用。对于高通滤波器，我们通过交换元件来实现，其截止频率由公式(1/RC)给出。而带通滤波器中，元件 1 和 3 为电阻，元件 2 和 4 为电容。更高阶的滤波器可通过级联滤波器组合获得，但这超出了本次讨论范围。例如 Sallen - Key 设计的两极有源滤波器，根据不同阻抗元件（电阻和电容）的设置，可实现低通、高通或带通功能。

2. 采样保持电路

在信号处理中，信号的信息分布往往不均匀，有时信息集中，有时则缺失，且信号变化可能非常迅速，这给测量带来了困难。采样保持电路能在信号提供信息的时刻“冻结”输入电压。以图 10.25 所示电路为例，当 FET 接收到脉冲输入时，输入电压被传输到中间级对电容充电。当 MOSFET 的栅极被启用时，电容快速充电，此时(V_{out} = V_{in})；当栅极输入变低时，电路输出与输入隔离。由于电容连接到具有 FET 输入的运算放大器的同相输入端，电容上的电压保持恒定，但由于运算放大器输入端存在非常小的电流，电容仍会缓慢放电。

3. 电压调节器

电压调节器利用反馈原理工作。图 10.26 所示为一个简单的电压调节器电路，参考电压通过跟随器驱动的晶体管来设置最终电压。晶体管的集电极和运算放大器的电源连接到未调节的输入，多余的电压（纹波等）被晶体管上的电压降(V_{CE})吸收。这里使用的运算放大器是一种特殊类型，能够在接近电源电压的条件下工作。

4. 开关电源

开关电源是另一种使用运算放大器进行调节以产生功率的方式。图 10.27 所示电路设计简单而巧妙。振荡器驱动