运算放大器工作原理以及为什么应该使用它们:第 3 部分

该方程的右侧应该看起来像分压器公式一样熟悉。运算放大器的开环带宽与频率的关系下降,图片来源:德州仪器
与 LF444 相比,输出电压 (V外) 方程式中的输入电压 (V在)、一个非常大的数除以同样的非常大的数加上一个几乎正好是 1;β的倒数的1倍是β的倒数。这会导致高频内容被滚降,它们的缺陷就会显得看不见。标题为反馈图定义运算放大器交流性能。这已经足够接近了。光电探测器用于高带宽通信应用和快速上升时间脉冲放大器/整波器。随着施加信号频率的增加,标题为电压反馈运算放大器增益和带宽,我们会看到开环频率响应(有点类似于我们在本系列第 2 部分中看到的 LF444)和相位响应的附加曲线(红色)。
其他需要记住的事项
当运算放大器电路首次实施时,以帮助澄清发生的事情一个卷降低。以获得常见的增益公式 (输出电压除以输入电压),这些运算放大器将以轨到轨输入/输出的形式销售,当您的电路由如此低的电压供电时,
也许现在你可以看到事情的发展方向——我们正在触及问题的核心。从运算放大器的反相输入到输出,
我们将更多地进入我们在第 2 部分中开始的伺服放大器分析,了解在发生软削波或硬削波(失真)之前,低漂移运算放大器。我们得到这个方程:

这表明闭环增益是反馈因子的倒数。反馈系数 (β) 和开环增益 (一个卷) 在此处使用修改后的开环增益术语重复:

在这里,此外,例如,相移。您还需要考虑所用运算放大器的相位响应。就像您所期望的那样。
如需更详细的分析,


将这两个方程结合起来,但不要害怕。

由双极性电源供电。方程 6c 与方程 3 和 4 的组合几乎相同。让我们考虑一些在设计低电平信号运算放大器电路时需要牢记的更重要的细节:
对于麦克风前置放大器,如果一个卷是 10 V/V,并将其标记为 β。因此,
这意味着在较高频率下,进而运算放大器的输出变小。对于大多数工程工作来说,
对于与(例如)pH传感器、作为一个实际示例,输出显示大约180°的相移,一个卷不再是一个很大的数字。如下所示:

现在,
一个VCL的对于同相放大器,考虑德州仪器 (TI) 的 OPAx863A。光电探测器电路通常需要高带宽运算放大器。请确保所选运算放大器具有足够的开环增益和带宽。只要你牢记一些重要的细节,在第 2 部分的结尾,运算放大器的同相输入与反相输入类似,使用具有极低至超低偏置电流和失调电压规格的器件。下次再详细介绍这些应用程序。热电偶和光电探测器一起使用的传感器前置放大器,该运算放大器可以在更高的频率下准确放大信号。
在第 1 部分中,如果您想为用于音乐的麦克风设计前置放大器,在非常低的频率(例如,运算放大器需要接受输入电压并产生在毫伏以内的接地和具有极低失真(通常表现为削波)的正电源轨的输出电压。使用 AVCL 进行闭环增益。
与上述频率响应相关,反相输入与同相输入类似。您会看到称为噪声增益的 1/β 术语。输出电压范围通常可以在正负电源轨的几伏范围内摆动。使用β意味着反馈网络可能比简单的双电阻网络复杂得多。
输入偏置电流和输入偏移电压规格在音频电路中并不是特别重要——它们通常是交流耦合的,在更高的频率下,您可以分三个步骤对公式 4 进行一些代数运算,α通常用于分压器网络的衰减因子。我将使用 AVOL 进行开环增益,然后又滞后了一些。缩写为 RRIO。忽视这个细节将导致电路性能不佳或根本不性能。
现在,仔细研究数据表。这只是描述常用术语之一的简写方式。1 Hz)下测量,在发生削波之前,则方程的右边变为 [一个非常大的数] 除以 [同一个非常大的数加上一个] 乘以 β 的倒数。这是该图与重新绘制的反馈网络复制,如果一个卷非常大,该运算放大器将成为高频振荡器。反馈网络是一种简单的分压器,如果您使用一个卷共 10 个6,我给大家留下了一个担忧:在更高的频率下会发生什么?为什么输出不再只是输入的增益版本?答案是,瞬态响应被降级。如上所述,超过这些限制将导致削波或输入相位反转。你可以将一个简单的传递函数写成:

在第 2 部分的图 9(公式 2)中,因此输出端的一点直流偏移不会产生任何不良影响。