期限 ”运算放大器“是指在模拟和混合信号应用中经常使用的集成电路的一个不同类别。运算放大器无疑是电气工程师所能得到的最有用、最通用的元件之一。
这些设备相对容易理解和实现,并且它们可以合并到从最基本的模拟缓冲器到高阶滤波器和复杂信号发生器的电路中。
顾名思义,电压跟随器是输出电压跟随输入电压的电路。也就是说,\(V_{OUT} = V_{In}\)。如下图所示,运算放大器是唯一必需的组件。
电压跟随器是一个良好的提醒,即运算放大器的值远远超出放大。实际上,我们经常设计非旨在增加输入信号的幅度的OP-AMP电路。在电压跟随器的情况下,所需的功能正在缓冲。
一个op-amp.由于它提供非常高的输入阻抗和非常低的输出阻抗,所以它是一个很好的缓冲器。这正是我们想要的,当目标是有效地转移电压信号:高输入阻抗使电压跟随器兼容各种各样的源电路,低输出阻抗使它兼容各种各样的负载电路。
运放电压跟随器的特点如下:
当把运算放大器看作一个独立的元件时,它是具有极高增益的差分放大器。然而,我们通常不使用运算放大器作为高增益放大器。相反,我们使用负反馈配置将运算放大器转换为低增益放大器电路,其中输入-输出关系依赖于外部无源组件。
下面如下所示的配置称为反相放大器,是基于基于基于AP-AMP的放大电路之一。
负反馈动作导致该电路的增益几乎完全独立于OP-AMP本身的增益。此外,我们可以通过选择两个电阻的值来精确控制增益。反相放大器还反转输入信号 - 也就是说,它在输入和输出之间产生180°的相移。
反相放大器的行为总结如下:
在许多应用中,我们可以充分衰减信号的高频分量,而不是电阻器和电容器。在基本RC低通滤波器上提高一种方法是添加缓冲区,如下图所示。
这电路只是一个RC滤波器,再加上一个电压跟随器来改善输出阻抗,但它确实带给我们更近一步一个活跃的过滤器,过滤操作的电路依靠一个放大组件和无源元件。
主动滤波器很重要,因为它们提供了实现了实现二阶滤波器的改进频率响应的有效且方便的手段。工程师经常使用重要频率接近需要抑制的频率的信号,而二阶(或高阶)滤波器用于在具有低电平的频率响应部分之间实现更快的转换衰减和高衰减的频率响应部分。
下图显示了一个例子主动低通滤波器基于广泛使用的Sallen-Key拓扑。
运算放大器是将电流信号转换为电压信号的一种简单而有效的方法。最基本的实现,如下图所示,除了运放,只需要一个电阻器。
输入电流加到反相输入端,运放产生输出电压,其大小等于电流乘以反馈电阻(\(R_F \))。
也许电流 - 电压转换器的最常见应用,也称为跨阻抗放大器,是光电二极管电路,例如下面所示的光电二极管电路。
光电二极管产生与光强度成比例的电流,并且因此,整个电路产生与光强度成比例的电压信号。
电流电压变换器画得很愚蠢。Vout应该是正常的-I*Rf
反相放大器总是以您所做的方式绘制,但它更难理解。当它被绘制为分频器时,更容易理解收益来自哪里。