文档介绍：运算放大器设计及应用
--电子工程师必备手册(下)
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运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
目录:
一、运算放大器设计应用经典问答集粹
二、四类运算放大器的技术发展趋势及其应用热点
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运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
一、运算放大器设计应用经典问答集粹
1. 用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路
问:
用运算放大器做正弦波振荡器在学校时老师就教过,应该是一个常用的电路。现在我做了几款,实际效果都
不理想。哪位做过,可否透露些经验或成功的电路?
答:
(1) 用以下方法改进波形质量:
选用高品质的电容;对运放的电源进行去耦设计;对震荡器的输出信号进行滤波处理。
(2) 我曾经在铃流源电路中用到一种带有 AGC 电路的文氏电桥振荡器,用来产生 25Hz 的正弦波,如图所示。
图中使用二极管限幅代替非线性反馈元件,二极管通过对输出电压形成一个软限幅来降低失真。文氏电桥或
低失真的特性要求有个辅助电路来调节增益,辅助电路包括从在反馈环路内插入的一个非线性元件,到由外
部元件构成的自动增益控制(AGC)回路。通过 D1 对正弦波的负半周取样,且所取样存于 C1 中,选择 R1
和 R2,必须使 Q1 的偏置定在中心处,使得输出电压为期望值时,(RG+RQ1)=RF/2。当输出电压升高时,
Q1 增大电阻,从而使增益降低。在上图所示的振荡器中,给运算放大器的正输入端施加 电源,使输
出的静态电压处在中心位置处(Vcc/2=),这里 Q1 多数用的是小信号的 MOSFET 2N7000(N 沟道,60V,
欧),D1 则选用 1N4148。以上供你参考。
(3)
为克服 RC 移相振荡器的缺点,常采用 RC 串并联电路作为选频反馈网络的正弦振荡电路,也称为文氏电桥振
荡电路,如图 Z0820 所示。它由两级共射电路构成的同相放大器和 RC 串并联反馈网络组成。由于φA= 0,这
就要求 RC 串并联反馈网络对某一频率的相移φF=2nπ,才能满足振荡的相位平衡条件。下面分析 RC 串并
联网络的选频特性,再介绍其它有关元件的作用。
图 Z0820 中 RC 串并联网络在低、高频时的等效电路如图 Z0821 所示。这是因为在频率比较低的情况下,
(1/ωC)>R,而频率较高的情况下,则(1/ωC)<R,前者等效于一节超前型移相电路,后者等效于一节滞后
型移相电路。显然频率从低到高连续变化,相移从+90°到-90°连续变化,其中必存在一个中间频率 f0,使 RC
串并联网络的相移为零。于是满足相位平衡条件。对此,可进一步作定量分析,由图 Z0821(a)得:
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为调节频率方便,通常取 R1 = R2 = R,C1 = C2 = C,如果令ω0=1/ RC,则上式简化为:
可见,RC 串并联反馈网络的反馈系数是频率的函数。由式 GS0821 可画出的幅频和相频特性,如图 Z0822
所示。由图可以看出:
当时, 的模最大,且| | = 1/3 ,φF=0;当 f 大于 f0 时,| |都减小,且φF≠0 。
这就表明 RC 串并联网络具有选频特性。因此图 Z0820 电路满足振荡的相位平衡条件。如果同时满足振荡的
幅度平衡条件,就可产生自激振荡。振荡频率为:
一般两级阻容耦合放大器的电压增益 Au 远大于 3,如果利用晶体管的非线性兼作稳幅环节,放大器件的工作
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范围将超出线性区,使振荡波形产生严重失真。为了改善振荡波形,实用电路中常引进负反馈作稳幅环节。
图 Z0820 中电阻 Rf 和 Re 引入电压串联深度负反馈。这不仅使波形改善、稳定性提高,还使电路的输入电阻
增加和输出电阻减小,同时减小了放大电路对选频网络的影响,增强了振荡电路的负载能力。通常 Rf 用负