運(yùn)算放大器的單電源供電方法

1、運(yùn)算放大器的單電源供電方法作者：佚名    文章來(lái)源：電子世界    點(diǎn)擊數(shù)：396    更新時(shí)間：2007-1-10    運(yùn)算放大器的單電源供電方法夢(mèng)蘭大部分運(yùn)算放大器要求雙電源(正負(fù)電源)供電，只有少部分運(yùn)算放大器可以在單電源供電狀態(tài)下工作，如LM358(雙運(yùn)放)、LM324(四運(yùn)放)、CA3140(單運(yùn)放)等。需要說(shuō)明的是，單電源供電的運(yùn)算放大器不僅可以在單電源條件下工作，也可在雙電源供電狀態(tài)下工作。例如，LM324可以在、

2、5 12V單電源供電狀態(tài)下工作，也可以在 5±12V雙電源供電狀態(tài)下工作。在一些交流信號(hào)放大電路中，也可以采用電源偏置電路，將靜態(tài)直流輸出電壓降為電源電壓的一半，采用單電源工作，但輸入和輸出信號(hào)都需要加交流耦合電容，利用單電源供電的反相放大器如圖1(a)所示，其運(yùn)放輸出波形如圖1(b)所示。該電路的增益AvfRFR1。R2R3時(shí)，靜態(tài)直流電壓Vo(DC)12Vcc。耦合電容Cl和C2的值由所需的低頻響應(yīng)和電路的輸入阻抗(對(duì)于C1)或負(fù)載(對(duì)于C2)來(lái)確定。Cl及C2可由下式來(lái)確定：C110002foRl(F)；C210002foRL(F)，式中，fo是所要求最低輸入頻率。若R1、RL

3、單位用k，fO用Hz，則求得的C1、C2單位為F。一般來(lái)說(shuō)，R2R32RF。圖2是一種單電源加法運(yùn)算放大器。該電路輸出電壓Vo一RF(V1Rl十V2R2十V3R3)，若R1R2R3RF，則Vo一(V1十V2十V3)。需要說(shuō)明的是,采用單電源供電是要付出一定代價(jià)的。它是個(gè)甲類放大器，在無(wú)信號(hào)輸入時(shí)，損耗較大。思考題(1)圖3是一種增益為10、輸入阻抗為10k、低頻響應(yīng)近似為30Hz、驅(qū)動(dòng)負(fù)載為1k的單電源反相放大器電路。該電路的不失真輸入電壓的峰峰值是多少呢?(提示：一般運(yùn)算放大器的典型輸入、輸出特性如圖4所示)；(2)圖5是單電源差分放大器。若輸入電壓為50Hz交流電壓，V11V，V2O4V，

4、它的輸出電壓該是多少呢？LM324四運(yùn)放的應(yīng)用作者：未知    文章來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)    點(diǎn)擊數(shù)：309    更新時(shí)間：2007-1-16    LM324是四運(yùn)放集成電路，它采用14腳雙列直插塑料封裝，外形如圖所示。它的內(nèi)部包含四組形式完全相同的運(yùn)算放大器，除電源共用外，四組運(yùn)放相互獨(dú)立。每一組運(yùn)算放大器可用圖1所示的符號(hào)來(lái)表示，它有5個(gè)引出腳，其中“+”、“-”為兩個(gè)信號(hào)輸入端，“V+”、“V-”為正、負(fù)電源端，“Vo”為輸出端。兩

5、個(gè)信號(hào)輸入端中，Vi-（-）為反相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的位相反；Vi+（+）為同相輸入端，表示運(yùn)放輸出端Vo的信號(hào)與該輸入端的相位相同。LM324的引腳排列見(jiàn)圖2。                                   &#

6、160; 圖 1  圖 2 由于LM324四運(yùn)放電路具有電源電壓范圍寬，靜態(tài)功耗小，可單電源使用，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用在各種電路中。 下面介紹其應(yīng)用實(shí)例。      反相交流放大器電路見(jiàn)附圖。此放大器可代替晶體管進(jìn)行交流放大，可用于擴(kuò)音機(jī)前置放大等。電路無(wú)需調(diào)試。放大器采用單電源供電，由R1、R2組成1/2V+偏置，C1是消振電容。               

7、60;                        放大器電壓放大倍數(shù)Av僅由外接電阻Ri、Rf決定：Av=-Rf/Ri。負(fù)號(hào)表示輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反。按圖中所給數(shù)值，Av=-10。此電路輸入電阻為Ri。一般情況下先取Ri與信號(hào)源內(nèi)阻相等，然后根據(jù)要求的放大倍數(shù)在選定Rf。Co和Ci為耦合電容。 同相交流放大器見(jiàn)附圖。同相交流放大器的特點(diǎn)是輸入阻抗高

8、。其中的R1、R2組成1/2V+分壓電路，通過(guò)R3對(duì)運(yùn)放進(jìn)行偏置。電路的電壓放大倍數(shù)Av也僅由外接電阻決定：Av=1+Rf/R4，電路輸入電阻為R3。R4的阻值范圍為幾千歐姆到幾十千歐姆。                                   &

9、#160;         交流信號(hào)三分配放大器 此電路可將輸入交流信號(hào)分成三路輸出，三路信號(hào)可分別用作指示、控制、分析等用途。而對(duì)信號(hào)源的影響極小。因運(yùn)放Ai 輸入電阻高，運(yùn)放 A1-A4 均把輸出端直接接到負(fù)輸入端，信號(hào)輸入至正輸入端，相當(dāng)于同相放大狀態(tài)時(shí) Rf=0 的情況，故各 放大器電 壓放大倍數(shù)均為 1 ，與分立元件組成的射極跟隨器作用相同 R1、R2組成1/2V+偏置，靜態(tài)時(shí)A1輸出端電壓為1/2V+，故運(yùn)放A2-A4輸出端亦為1/2V+，通過(guò)輸入輸出電容的隔直作用，取出交流信號(hào)。  

10、;     有源帶通濾波器 許多音響裝置的頻譜分析器均使用此電路作為帶通濾波器，以選出各個(gè)不同頻段的信號(hào)，在顯示上利用發(fā)光二極管點(diǎn)亮的多少來(lái)指示出信號(hào)幅度的大小。這種有源帶通濾波器的中心頻率 ，在中心頻率fo處的電壓增益Ao=B3/2B1，品質(zhì)因數(shù) ，3dB帶寬B=1/（*R3*C）也可根據(jù)設(shè)計(jì)確定的Q、fo、Ao值，去求出帶通濾波器的各元件參數(shù)值。 R1=Q/（2foAoC），R2=Q/（2Q2-Ao）*2foC），R3=2Q/（2foC）。上式中，當(dāng)fo=1KHz時(shí)，C取0.01Uf。此電路亦可用于一般的選頻放大。 此電路亦可使用單電源，只

11、需將運(yùn)放正輸入端偏置在1/2V+并將電阻R2下端接到運(yùn)放正輸入端既可。      比較器 當(dāng)去掉運(yùn)放的反饋電阻時(shí),或者說(shuō)反饋電阻趨于無(wú)窮大時(shí)(即開(kāi)環(huán)狀態(tài)),理論上認(rèn)為運(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)也為無(wú)窮大(實(shí)際上是很大,如LM324運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)為100dB，既10萬(wàn)倍)。此時(shí)運(yùn)放便形成一個(gè)電壓比較器，其輸出如不是高電平（V+），就是低電平（V-或接地）。當(dāng)正輸入端電壓高于負(fù)輸入端電壓時(shí)，運(yùn)放輸出低電平。 附圖中使用兩個(gè)運(yùn)放組成一個(gè)電壓上下限比較器，電阻R1、R1組成分壓電路，為運(yùn)放A1設(shè)定比較電平U1；電阻R2、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A2設(shè)定比較電

12、平U2。輸入電壓U1同時(shí)加到A1的正輸入端和A2的負(fù)輸入端之間，當(dāng)Ui >U1時(shí)，運(yùn)放A1輸出高電平；當(dāng)Ui <U2時(shí)，運(yùn)放A2輸出高電平。運(yùn)放A1、A2只要有一個(gè)輸出高電平，晶體管BG1就會(huì)導(dǎo)通，發(fā)光二極管LED就< FONT>會(huì)點(diǎn)亮。 若選擇U1>U2，則當(dāng)輸入電壓Ui越出U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這便是一個(gè)電壓雙限指示器。 若選擇U2 > U1，則當(dāng)輸入電壓在U2，U1區(qū)間范圍時(shí)，LED點(diǎn)亮，這是一個(gè)“窗口”電壓指示器。 此電路與各類傳感器配合使用，稍加變通，便可用于各種物理量的雙限檢測(cè)、短路、斷路報(bào)警等。    

13、   單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 見(jiàn)附圖5。此電路可用在一些自動(dòng)控制系統(tǒng)中。電阻R1、R2組成分壓電路，為運(yùn)放A1負(fù)輸入端提供偏置電壓U1，作為比較電壓基準(zhǔn)。靜態(tài)時(shí)，電容C1充電完畢，運(yùn)放A1正輸入端電壓U2等于電源電壓V+，故A1輸出高電平。當(dāng)輸入電壓Ui變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，二極管D1導(dǎo)通，電容C1通過(guò)D1迅速放電，使U2突然降至地電平，此時(shí)因?yàn)閁1>U2，故運(yùn)放A1輸出低電平。當(dāng)輸入電壓變高時(shí)，二極管D1截止，電源電壓R3給電容C1充電，當(dāng)C1上充電電壓大于U1時(shí)，既U2>U1，A1輸出又變?yōu)楦唠娖剑瑥亩Y(jié)束了一次單穩(wěn)觸發(fā)。顯然，提高U1或增大R2、C1的數(shù)值，都會(huì)使

14、單穩(wěn)延時(shí)時(shí)間增長(zhǎng)，反之則縮短。