日本黄色一级经典视频|伊人久久精品视频|亚洲黄色色周成人视频九九九|av免费网址黄色小短片|黄色Av无码亚洲成年人|亚洲1区2区3区无码|真人黄片免费观看|无码一级小说欧美日免费三级|日韩中文字幕91在线看|精品久久久无码中文字幕边打电话

當(dāng)前位置：首頁 > > 工程師看海

運(yùn)放教程1-入門

時(shí)間：2021-09-22 14:31:57
關(guān)鍵字： 運(yùn)放   
手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]▼關(guān)注公眾號(hào)：工程師看海▼我們經(jīng)常在芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)中看到一些三角形符號(hào)，那些符號(hào)就是運(yùn)算大器(operationalamplifier)，簡(jiǎn)稱運(yùn)放(op-amp)。運(yùn)算放大器起源于模擬計(jì)算機(jī)時(shí)代，用于進(jìn)行加、減法、微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此被稱為運(yùn)算放大器。啥是放大器？通常，放大...

▼關(guān)注公眾號(hào)：工程師看海▼


我們經(jīng)常在芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)中看到一些三角形符號(hào)，那些符號(hào)就是運(yùn)算大器(operational amplifier)，簡(jiǎn)稱運(yùn)放(op-amp)。




運(yùn)算放大器起源于模擬計(jì)算機(jī)時(shí)代，用于進(jìn)行加、減法、微分、積分等數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此被稱為運(yùn)算放大器。


啥是放大器？


通常，放大器是指一種將輸入端的小電壓信號(hào)放大后在輸出端輸出的器件。


放大器的增益（Gain）是指輸出與輸出信號(hào)的的幅度之間的比率，也就是放大倍數(shù)。


舉個(gè)例子。下面這個(gè)放大器的輸入信號(hào)幅度為 1 伏，輸出信號(hào)的幅度變?yōu)?5 伏，增益為 5：



電路中的運(yùn)放一般長(zhǎng)這樣，有5個(gè)引腳：



這是輸出引腳，輸出信號(hào)會(huì)從這里出來:



標(biāo)有 的是同相輸入（Non-inverting input）引腳, 標(biāo)有- 的是反相輸入（Inverting input）引腳：



這兩個(gè)引腳是運(yùn)算放大器的正負(fù)電源引腳：



不同于阻容感等無源器件，運(yùn)放需要外部電源來供電，它是個(gè)有源器件。


一般來說，電源電壓至少需要比所需的輸出電壓高一兩伏左右。比如，如果你想要的輸出電壓峰峰值分別為正負(fù)10 伏：



那么你的電源電壓至少要為正負(fù) 12 伏：



如果你的運(yùn)放供電不足，會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)振幅失真：



很多運(yùn)放需要正負(fù)雙電源。如果你將兩個(gè) 9 伏電池像下面這樣串聯(lián)，并且以中間連接點(diǎn)為接地參考，你就有了一個(gè)很好的正負(fù)電壓雙電源。確保在電源上放置電容以穩(wěn)定電源電壓：



放大的是啥？

運(yùn)放放大的既不是同相輸入信號(hào)，也不是反相輸入信號(hào)。運(yùn)放放大的是這兩個(gè)輸入信號(hào)的壓差。



我們用 V 表示同相輸入信號(hào)，用 V- 表示反相輸入信號(hào)，用 AOL 表示運(yùn)放的開環(huán)增益，用 Vout 表示輸出信號(hào)。則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的關(guān)系可用下面的方程式表示：



開環(huán)是指輸入引腳和輸出引腳之間沒有任何連接，也就是輸出信號(hào)不會(huì)反饋到輸入信號(hào)上；反之，如果輸出信號(hào)和輸入信號(hào)之間有某種連接，比如通過電阻或電容，那么輸出信號(hào)就會(huì)反饋到輸入信號(hào)，就是閉環(huán)連接。


如果我們用 ΔVin 表示壓差，即：



則上述方程式可進(jìn)一步表達(dá)為：



理想運(yùn)放的放大的倍數(shù)為無窮大。一般運(yùn)放的典型開環(huán)放大倍數(shù)在 10 萬倍以上。


由于開環(huán)增益 AOL 非常大，我們以 10 萬倍為例，假設(shè)正電源電壓為 9 伏，負(fù)電源電壓為 -9 伏。


如果 V 大于 V-, 比如這個(gè)差值 ΔVin 非常小，為 1 毫伏，也就是 0.001 伏，則 :



因?yàn)檎娫措妷簽?9 伏，所以輸出不可能到達(dá) 100 伏，最多為 9 伏。


如果 V 小于 V-, 差值也是 1 毫伏，帶入方程計(jì)算輸出電壓：



同樣因?yàn)樨?fù)電源 -9 伏的限制，輸出為 -9 伏。


我們從另一個(gè)角度想，對(duì)于一個(gè)開環(huán)增益為 10 萬倍的運(yùn)放來說，只要 V 比 V- 大 0.09 毫伏，就會(huì)導(dǎo)致運(yùn)放輸出飽和（Saturation）, 進(jìn)而輸出電壓接近正電源電壓：



LM358 的典型開環(huán)增益可達(dá) 14 萬倍：




總結(jié)一下上面可以有以下結(jié)論：


  • 如果 V > V-, 則 Vout ≈ VCC


  • 如果 V < V-, 則 Vout ≈ -VCC





下圖中， 5V < 3V， 因此運(yùn)放的輸出為 9 伏：



下圖中， 3V < 5V，因此運(yùn)放輸出 -9 伏：



因?yàn)檫\(yùn)放的開環(huán)的增益非常大，輸入之間非常小的壓差經(jīng)過放大后都會(huì)是一個(gè)非常大的值，可以說運(yùn)放是一個(gè)非常敏感的器件。


給運(yùn)放的引腳輸入一個(gè)非常精確的電壓 2.500 伏。


如果同相引腳電壓為 2.51 伏，輸出將會(huì)是高電平：



如果同相引腳電壓是 2.49 伏，輸出將會(huì)是負(fù)電源電壓



把騾子拉出來

我們?cè)诿姘迳洗罱ㄒ粋€(gè)運(yùn)放比較器電路來驗(yàn)證上面的說法。


在運(yùn)放的反相輸入引腳，我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的電阻分壓器輸入一個(gè) 4.5 伏的參考電壓。在運(yùn)放的同相輸入引腳上，我們連接一個(gè)電位器，此引腳的輸入范圍為 0 伏 ~ 9 伏。



運(yùn)放我們使用 LM358P。下面是在面包板上搭好的電路：



按照之前的分析，當(dāng)同相輸入引腳的電壓小于 4.5 伏時(shí)，運(yùn)放輸出引腳應(yīng)該輸出負(fù)電源電壓，也就是 -9 伏；


當(dāng)同相輸入引腳電壓大于 4.5 伏時(shí)，運(yùn)放輸出引腳應(yīng)該輸出正電源電壓，也就是 9 伏。


示波器探頭 CH1 接反相輸入引腳, 下圖中黃色；示波器 CH2 接同相輸入引腳，下圖中青色；示波器 CH3 接運(yùn)放輸出引腳，紫色。我們將三個(gè)通道的零電平位置都放到垂直中間位置。



我們逐漸調(diào)高同相輸入引腳的電壓，使之接近 4. 5 伏：



圖中反相輸入引腳的實(shí)際電壓 是 4.38 伏左右?？梢钥吹酵噍斎胍_電壓小于反相輸入引腳電壓時(shí)，運(yùn)放輸出為負(fù)電源電壓，-9.1 伏；當(dāng)同相輸入引腳大于反相輸入引腳電壓時(shí)，運(yùn)放輸出正電源電壓，7.67 伏，因?yàn)檫\(yùn)放內(nèi)部三級(jí)管有壓降，所以比正電源電壓低一些。


我們通過另一個(gè)例子來學(xué)習(xí)運(yùn)放。


我們把運(yùn)放的反相輸入引腳接地，給運(yùn)放的同相輸入引腳輸入一個(gè)峰峰值為 4 伏，頻率為 100 赫茲的正弦波。電路圖如下：



波形截圖如下：



可以看到，當(dāng)同相引腳電壓大于 0 伏時(shí)，輸出高電平；當(dāng)同相引腳的電壓低于 0 伏時(shí)，輸出低電平。


運(yùn)放用作比較器時(shí)，輸入與輸出之間的關(guān)系可以用下面的圖來表達(dá)：



當(dāng) Vin 大于 0 伏時(shí)，輸出為 Vsat；


當(dāng) Vin 小于 0 伏時(shí)，輸出為 -Vsat。


如果輸入信號(hào)從反相引腳輸入，則輸入與輸出的關(guān)系可用下圖表達(dá)：



參考電壓不僅可以為零伏，也可以設(shè)置成其他的值，比如 1 伏：



上圖中，CH3 為反相端參考電壓。CH1 為同相端輸入信號(hào)，CH2 為輸出引腳信號(hào)?？梢?，當(dāng)信號(hào)大于 1 伏時(shí)，輸出正電源電壓；當(dāng)信號(hào)小于 1 伏時(shí)，輸出負(fù)電源電壓。


總結(jié)

今天我們學(xué)習(xí)了運(yùn)放的基本概念，知道了運(yùn)放放大的是兩個(gè)輸入引腳之間的壓差，并且運(yùn)放的開環(huán)增益非常大。


我們通過兩個(gè)具體電路學(xué)習(xí)了運(yùn)放的比較器電路。


---The end---



本站聲明： 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字： 驅(qū)動(dòng)電源

在工業(yè)自動(dòng)化蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，工業(yè)電機(jī)作為核心動(dòng)力設(shè)備，其驅(qū)動(dòng)電源的性能直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。其中，反電動(dòng)勢(shì)抑制與過流保護(hù)是驅(qū)動(dòng)電源設(shè)計(jì)中至關(guān)重要的兩個(gè)環(huán)節(jié)，集成化方案的設(shè)計(jì)成為提升電機(jī)驅(qū)動(dòng)性能的關(guān)鍵。

關(guān)鍵字： 工業(yè)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電源

LED 驅(qū)動(dòng)電源作為 LED 照明系統(tǒng)的 “心臟”，其穩(wěn)定性直接決定了整個(gè)照明設(shè)備的使用壽命。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，LED 驅(qū)動(dòng)電源易損壞的問題卻十分常見，不僅增加了維護(hù)成本，還影響了用戶體驗(yàn)。要解決這一問題，需從設(shè)計(jì)、生...

關(guān)鍵字： 驅(qū)動(dòng)電源 照明系統(tǒng) 散熱

根據(jù)LED驅(qū)動(dòng)電源的公式，電感內(nèi)電流波動(dòng)大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。

關(guān)鍵字： LED 設(shè)計(jì) 驅(qū)動(dòng)電源

電動(dòng)汽車(EV)作為新能源汽車的重要代表，正逐漸成為全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向。電動(dòng)汽車的核心技術(shù)之一是電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，而絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中的關(guān)鍵元件，其性能直接影響到電動(dòng)汽車的動(dòng)力性能和...

關(guān)鍵字： 電動(dòng)汽車 新能源 驅(qū)動(dòng)電源

在現(xiàn)代城市建設(shè)中，街道及停車場(chǎng)照明作為基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其質(zhì)量和效率直接關(guān)系到城市的公共安全、居民生活質(zhì)量和能源利用效率。隨著科技的進(jìn)步，高亮度白光發(fā)光二極管(LED)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)逐漸取代傳統(tǒng)光源，成為大功率區(qū)域...

關(guān)鍵字： 發(fā)光二極管 驅(qū)動(dòng)電源 LED

LED通用照明設(shè)計(jì)工程師會(huì)遇到許多挑戰(zhàn)，如功率密度、功率因數(shù)校正(PFC)、空間受限和可靠性等。

關(guān)鍵字： LED 驅(qū)動(dòng)電源 功率因數(shù)校正

在LED照明技術(shù)日益普及的今天，LED驅(qū)動(dòng)電源的電磁干擾(EMI)問題成為了一個(gè)不可忽視的挑戰(zhàn)。電磁干擾不僅會(huì)影響LED燈具的正常工作，還可能對(duì)周圍電子設(shè)備造成不利影響，甚至引發(fā)系統(tǒng)故障。因此，采取有效的硬件措施來解決L...

關(guān)鍵字： LED照明技術(shù) 電磁干擾 驅(qū)動(dòng)電源

開關(guān)電源具有效率高的特性,而且開關(guān)電源的變壓器體積比串聯(lián)穩(wěn)壓型電源的要小得多,電源電路比較整潔,整機(jī)重量也有所下降,所以,現(xiàn)在的LED驅(qū)動(dòng)電源

關(guān)鍵字： LED 驅(qū)動(dòng)電源 開關(guān)電源

LED驅(qū)動(dòng)電源是把電源供應(yīng)轉(zhuǎn)換為特定的電壓電流以驅(qū)動(dòng)LED發(fā)光的電壓轉(zhuǎn)換器，通常情況下：LED驅(qū)動(dòng)電源的輸入包括高壓工頻交流(即市電)、低壓直流、高壓直流、低壓高頻交流(如電子變壓器的輸出)等。

關(guān)鍵字： LED 隧道燈 驅(qū)動(dòng)電源
關(guān)閉