前言:
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1. 反相放大電路
我們一般的放大電路,經常採用同相或者反相放大電路來實現。如下圖,給出的是一個反相放大電路。理論上,放大倍數取決於下圖 R6,R7的比值,而與運放本身的參數沒有關係。當放大倍數不太大的時候,我們可以選擇簡單的同相、反相放大電路來實現。但是當放大電路的電壓增益比較大的時候,因爲存在運放的輸入電阻,輸出電阻,電阻溫漂等問題,簡單的放大電路就存在一些問題了,這時候需要調整放大電路的結構,平衡運放自身與放大電路的設計以達到更高的增益倍數。
如上圖,運放的同相位端通過下拉電阻接地,Vp = 0V,因爲反向端和同向端虛短,所以 Vn = 0V。反向輸入端輸入電阻很高,虛斷,幾乎沒有電流注入和流出。我們可以把 R6 和 R7 看成是串聯關係。
放大倍數計算公式如下圖:
優點:
兩個輸入端電位始終近似爲零(同相端接地,反相端虛地),只有差模信號,抗干擾能力強;
缺點:輸入阻抗很小,等於信號到輸入端的串聯電阻的阻值。
2. 同相放大電路
下圖爲同相放大電路,輸出信號與輸入信號是同相,因爲反相輸入端未接地,同相放大存在共模信號。
放大倍數計算公式如下,放大倍數總是大於 1。
優點:
輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等,接近無窮大
缺點:
同相、反相放大器對比:
同相 | 反相 |
---|---|
輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等,接近無窮大,輸入電阻取值大小不影響輸入阻抗 | 輸入阻抗等於信號到輸入端的串聯電阻的阻值 |
輸入信號範圍受運放的共模輸入電壓範圍的限制, | 不存在共模輸入電壓範圍的限制。如果要求輸入阻抗不高,對相位無要求,首選反相放大,因爲反相放大隻存在差模信號,抗干擾能力強,可以得到更大的輸入信號範圍 |
注:
在設計中要求放大倍數相同的情況下儘量選擇數值小的電阻配合,可以減小輸入偏置電流的影響和分佈電容的影響,設計系統功耗方面,也應該考慮電阻的影響。
3. T 形網絡
對於放大電路來說,溫度漂移所引起的誤差是其靜態誤差的主要來源。減少溫度漂移誤差的主要方法,除了選擇失調漂移較小的運放以外,選用穩定性高的電阻也非常重要。但是阻值在 1MΩ 以上的電阻,穩定性都較差。出於減少溫度漂移引起的靜態誤差的考慮,希望放大電路中選用阻值較小的電阻來實現較高的增益。
下圖爲 T 形網絡放大倍數計算:
T 型網絡常用於微弱信號的放大,在小信號的放大的時候,可以很好的滿足穩定性和放大倍數的要求。