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  • 發布時間:2020-09-29 12:49 原文鏈接: 基本運算放大器配置(三)

    表1.低電壓和高電壓

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    表2.輸出電壓

    image.png

    使用電阻值計算每個輸入組合的預期輸出電壓,并與測量值進行比較。

    同相放大器:

    同相放大器配置如圖8所示。與單位增益緩沖器一樣,此電路具有(通常)較好的高輸入電阻特性,因此它可用于緩沖增益大于1的非理想信號源。

    學子專區:基本運算放大器配置

    圖8.具有增益的同相放大器

    組裝圖8所示的同相放大器電路。組裝新電路之前,請記得關閉電源。從R2 =1 kΩ開始。

    施加一個500 Hz正弦波,CA-V設置為2.0 V最小值和3.0 V最大值(1 V p-p,以2.5 V為中心),并在示波器上顯示輸入和輸出波形。測量此電路的電壓增益,并與課堂上討論的原理進行比較。導出波形圖并將其包含在實驗報告中。

    圖形實例如圖9所示。

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    圖9.同相放大器曲線

    將反饋電阻(R2)從1 kΩ增加到約4.7 kΩ。記住,你可能需要降低輸入的幅度以防止輸出飽和(削波)。現在的增益是多少?

    增加反饋電阻,直到削波開始——也就是說,直到輸出信號的峰值因為輸出飽和而開始變平。記錄這種情況發生時的電阻。現在將反饋電阻增加到100 kΩ。在你的筆記本中描述并繪制波形。此時的理論增益是多少?考慮此增益,輸入信號必須小到什么程度才能使輸出電平始終低于5 V?嘗試將波形發生器調整為此值。描述所實現的輸出。

    最后一步強調高增益放大器的重要考慮因素。對于小輸入電平,高增益必然意味著大輸出。有時候,這可能導致意外飽和,原因是對某些低電平噪聲或干擾進行了放大,例如對拾取自電力線的雜散60 Hz信號的放大。放大器會放大輸入端的任何信號......無論你是否需要!

    運算放大器用作比較器

    將運算放大器配置為比較器,便可利用運算放大器的高固有增益和輸出飽和效應,如圖10所示。這本質上是一個二元狀態決策電路:如果“+”端子上的電壓大于“–”端子上的電壓,VIN > VREF,則輸出變為高電平(在其最大值時飽和)。相反,如果 VIN < VREF,則輸出變為低電平。電路比較兩個輸入端的電壓,根據相對值產生輸出。與之前的所有電路不同,輸入和輸出之間沒有反饋;對于這種情況,我們說電路是開環運行的。

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    圖10.運算放大器用作比較器

    比較器的使用方式不同,在以后的部分中我們會看到它的實際應用。在這里,我們將以常見配置使用比較器,生成具有可變脈沖寬度的方波。首先斷開電源并組裝電路。在反相輸入VREF上使用固定的2.5 V輸出作為直流電源。

    同樣,在同相輸入端配置波形發生器CA-V:500 Hz頻率、2 V最小值和3 V最大值的三角波(以2.5 V為中心)。重新連接電源后,導出輸入和輸出波形。

    圖形實例如圖11所示。

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    圖11.運放比較器曲線

    現在通過增大(正移位)或減小(負移位)最小值和最大值來緩慢移動三角波的中心,并觀察輸出發生的情況。你能予以解釋嗎?

    對正弦波和鋸齒波輸入波形重復上述步驟,并在實驗報告中記錄你的觀察結果。

    問題:

    u         壓擺率:如何測量和計算單位增益緩沖器配置的壓擺率?將其與OP97數據手冊中列出的值進行比較。

    u         求和電路:使用疊加導出圖8電路的預期傳遞特性。根據VIN0、VIN1、VIN2和VIN3求出輸出電壓。將理想關系的預測與你的數據進行比較。

    u         比較器:如果VREF的極性反轉會發生什么?

    以上問題可在學子專區博客上找到答案。

    作者:Doug Mercer和Antoniu Miclaus   ADI公司

    作者簡介:Doug Mercer 于1977年畢業于倫斯勒理工學院(RPI),獲電子工程學士學位。自1977年加入ADI公司以來,他直接或間接貢獻了30多款數據轉換器產品,并擁有13項ZL。他于1995年被任命為ADI研究員。2009年,他從全職工作轉型,并繼續以名譽研究員身份擔任ADI顧問,為“主動學習計劃”撰稿。2016年,他被任命為RPI ECSE系的駐校工程師。

    Antoniu Miclaus 現為ADI公司的系統應用工程師,從事ADI教學項目工作,同時為實驗室電路?和QA流程管理開發嵌入式軟件。他于2017年2月在羅馬尼亞Cluj-Napoca加盟ADI公司。他目前是貝碧思鮑耶大學軟件工程碩士項目的理學碩士生,擁有克盧日-納波卡科技大學電子與電信工程學士學位。


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