運(yùn)算放大器計(jì)算公式了解嗎?從電路看運(yùn)算放大器、比較器使用
一直以來(lái),運(yùn)算放大器和比較器都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在,小編將為大家?guī)?lái)二者的相關(guān)介紹,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。
一、運(yùn)算放大器的計(jì)算公式
1、基本增益計(jì)算公式:
運(yùn)算放大器是一個(gè)高增益的放大器,它的放大倍數(shù)可以根據(jù)以下公式計(jì)算:
G=-(Rf/Rin)
其中,G為運(yùn)算放大器的放大倍數(shù),Rf為反饋電阻(連接輸出端和輸入端的電阻),Rin為輸入電阻(連接輸入端和地的電阻)。
2、輸入偏置電流計(jì)算公式:
運(yùn)算放大器的輸入端存在一個(gè)非零的偏置電流,它的大小可以根據(jù)以下公式計(jì)算:
Ib=(Ib1+Ib2)/2
其中,Ib為輸入偏置電流,Ib1和Ib2分別為運(yùn)算放大器兩個(gè)輸入端的偏置電流。
3、輸出電壓計(jì)算公式:
運(yùn)算放大器的輸出電壓可以根據(jù)以下公式計(jì)算:
Vout=-(G*(V2-V1)+Vos)-Ib*Rin
其中,Vout為輸出電壓,G為運(yùn)算放大器的放大倍數(shù),V2和V1分別為輸入端的電壓,Vos為運(yùn)算放大器的輸入偏置電壓,Ib為輸入偏置電流,Rin為輸入電阻。
運(yùn)算放大器是一種重要的電子放大器,具有高放大倍數(shù)、寬帶頻率響應(yīng)和低失真度等特點(diǎn)。它通過(guò)差模輸入放大差值信號(hào),并通過(guò)共模輸入放大平均值信號(hào)。運(yùn)算放大器的工作原理是基于晶體管等元件的工作原理,通過(guò)連接電阻和電容器等元件來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。
運(yùn)算放大器的計(jì)算公式包括基本增益計(jì)算公式、輸入偏置電流計(jì)算公式和輸出電壓計(jì)算公式等。這些公式可以幫助工程師設(shè)計(jì)和計(jì)算運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)、輸入偏置電流和輸出電壓等參數(shù)。
二、從電路看運(yùn)算放大器和比較器基本用法
先來(lái)看看運(yùn)算放大器和比較器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,從圖中也可以看出,比較器采用雙晶體管推挽輸出,而比較器一般是單晶體管OC輸出(集電極開(kāi)路)。
學(xué)過(guò)模電的都知道,運(yùn)放的基本電路有:同相放大、反比例放大、差分、加法電路、減法電路、微分電路、積分電路等,而比較器就一種用途,用于比較輸入端的電壓大小。
下面先看看比較器和運(yùn)放的基本用法:
比較器
比較器屬于開(kāi)環(huán)電路,它的用途簡(jiǎn)單,作用是比較輸出端U1和U2的電壓大小,當(dāng)正輸入端電壓較大時(shí)(U2>U1),輸出高電平(注意:比較器屬于OC輸出,輸出端需加上拉電阻,上拉幾伏則輸出幾伏,否則輸出為開(kāi)路);當(dāng)負(fù)輸入端電壓較大時(shí)(U1>U2),輸出低電平(GND)。
▲比較器原理
運(yùn)算放大器
運(yùn)放(運(yùn)算放大器的簡(jiǎn)稱(chēng)),可用于線(xiàn)性放大電路中,也可以用于非線(xiàn)性電路中(當(dāng)比較器用),運(yùn)放在電路中的用途是非常廣泛的,最基本的用法有同相放大、反比例放大、差分、加法電路、減法電路、積分、微分電路。這就不一一細(xì)說(shuō)了,基本電路大家可以看模電。
下面舉一個(gè)例子:電流采樣電路,該電路是將經(jīng)過(guò)采樣電阻的微弱電壓經(jīng)過(guò)差分放大接入ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換接口,電流經(jīng)過(guò)采樣電阻時(shí),采樣電阻兩端形成電壓,由于電壓較小,直接接入ADC接口誤差較大,所以經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大(此處用的是差分放大)。
▲電流采樣電路
總結(jié),熟悉它們的用法才知道其中的區(qū)別,在頻率要求不高的情況下,運(yùn)放也可以當(dāng)比較器使用,但須注意幾點(diǎn):
1)比較器的翻轉(zhuǎn)速度比運(yùn)放快,比較器在ns級(jí)別,運(yùn)放一般在μs級(jí)別,對(duì)速率要求較高時(shí)不可用運(yùn)放代替比較器;
2)若對(duì)輸出高低電平要求較高時(shí),選擇軌到軌的運(yùn)放,若不是軌到軌的運(yùn)放,輸出電壓有壓降,達(dá)不到VCC或0。
3)使用運(yùn)放當(dāng)比較器,輸出高電平時(shí),為運(yùn)放供電電源電壓VCC(或接近VCC)。
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