运算放大器的实际应用。第一部分。方案、说明

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所以-运算放大器。进一步我们就称之为OU，不然每次都懒得写完整。

在示意图上，最常见的是如下所示：

运算放大器的实际应用

该图显示了运算放大器的三个最重要的结论 - 两个输入和一个输出。当然，还有电源引脚，有时还有频率校正引脚，尽管后者越来越不常见 - 大多数现代运算放大器都内置了它。运算放大器的两个输入 - 反相输入和同相输入因其固有属性而得名。如果我们将一个信号施加到 Inverting 输入端，那么在输出端我们将得到一个反相信号，即 180 度相移信号 - 镜像；如果我们将信号施加到非反相输入，那么在输出处我们将得到相变信号。

除了主要结论之外，运算放大器还具有三个主要属性 - 您可以将它们称为 TriO（或 OOO - 根据您的喜好）：非常高的输入电阻、非常高的增益（10000 或更高）、非常低的输出反抗。运放的另一个非常重要的参数称为输出电压转换率（布尔乔亚的转换率）。它实际上表示该运算放大器的速度——当输入电压发生变化时，它可以以多快的速度改变输出电压。

该参数以每秒伏特 (V/s) 为单位测量。

这个参数主要对于设计超声波频率的同志来说很重要，因为如果运算放大器速度不够快，那么它就无法跟上高频下的输入电压，并且会出现相当大的非线性失真。大多数现代通用运算放大器的转换速率为 10V/μs 或更高。对于高速运算放大器，该参数可以达到1000V/μs的值。

您可以使用以下公式评估这个或那个运算放大器在信号转换速率方面是否适合您的目的：

运算放大器的实际应用。公式

其中，fmax 是正弦信号的频率，Vmax 是信号的转换速率，Vout 是最大输出电压。

好吧，我们不要再牵着尾巴了——让我们开始讨论这部作品的主要任务——事实上，这些很酷的东西可以被卡在哪里，以及可以从中获得什么。

打开操作系统的第一个方案 - 反相放大器.

运算放大器的实际应用。反相放大器

最流行、最常见的运放放大电路。输入信号施加到反相输入，非反相输入接地。

增益由电阻器 R1 和 R2 的比率决定，并通过以下公式计算：

运算放大器的实际应用。公式

为什么要“减”呢？因为，正如我们所记得的，在反相放大器中，输出信号的相位是输入相位的“镜像”。

输入电阻由电阻R1决定。例如，如果其电阻为 100 kOhm，则放大器的输入阻抗将为 100 kOhm。

下面的方案是 具有增加输入阻抗的反相放大器.

前面的电路对每个人都有好处，除了一个细微差别 - 输入电阻和增益的比率可能不适合任何特定项目的实施。毕竟，会发生什么 - 假设我们需要一个 K = 100 的放大器。然后，基于电阻值应在合理范围内的事实，我们取R2≤1MΩ，R1≤10kΩ。也就是说，放大器的输入阻抗将为 10 kOhm，这在某些情况下是不够的。

在这些情况下，可以应用以下方案：

运算放大器的实际应用。反相放大器

在这种情况下，增益使用以下公式计算：

运算放大器的实际应用。公式

也就是说，在相同增益的情况下，可以增大电阻R1，从而也可以增大放大器的输入阻抗。

让我们更进一步—— 同相放大器.

它看起来像这样：

运算放大器的实际应用。同相放大器

增益因子定义如下：

运算放大器的实际应用。公式

在这种情况下，正如您所看到的，没有任何缺点 - 输入和输出处的信号相位是相同的。

与反相放大器的主要区别是输入电阻增加，可以达到10 MΩ甚至更高。

如果在实际设计中实现该电路时，需要对前级进行直流去耦——安装一个隔离电容，那么需要在运算放大器的输入端之间连接一个阻值约为100 kOhm的电阻。 amp和公共线，如图所示。

运算放大器的实际应用。同相放大器

如果不这样做，那么运算放大器将过度激励，您将无法从中得到任何有意义的东西。好吧，除了一半的功率输出。

可变增益放大器.

运算放大器的实际应用。可变增益放大器

让我们取R1=R2=R3=R。我们引入一些变量A，它可以取1到0的值，具体取决于可变电阻R3的旋转。

那么增益可以定义如下：

K=2A-1

输入电阻实际上与可变电阻滑块的位置无关。

所以，我们弄清楚了放大器 - 然后我们按照计划 - 过滤器.

出版：radiokot.ru

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