直流电源工程师必须熟练运用运算放大器的心法有哪些？
2017-11-20 9:32:33 点击：
运算扩大器是直流电源模仿电路的中心，要掌握好直流电源模仿电路并熟练运用到规划中，掌握好运算扩大器的使用是有必要的，一同对运放的各参数的掌握也是很重要的。
整体来说，运放在剖析中记住两个特性，一个是虚短，一个是虚断，这两个概念是构成各种使用直流电源电路最中心的前提。虚短，是指运放两个输入端之间的电压近似短路，电压相等。虚断，是指运放两个输入端之间的电流通道是断开的，输入端之间没有电流流过。有了这两个概念，就能够剖析一切形式的运放直流电源电路。但值得留意的是，这两个概念成立的条件是运放需求构成合理的负反应，不然不成立。
这儿不多提运放的基本知识。我在一次偶尔的规划中，遇到直流电源电压不行的问题，当时运放的直流电源电压是正负15V，而我需求输出0-25V的电压，若用一般的运放负反应来做，则至多输出0-15V规模，但我想到关于-15V电压，不就能够输出0-30V电压了?
思路有了，便立即行动起来，持续考虑，其实问题的要害不在于运放能否输出多少电压规模，而在于-15V的供电电压自身也是有颤动的，不行安稳，由于-15V直流电源电压并不是严厉的-15V，所以问题出现了，我不能够直接将运放输出的0-15V电压叠加到-15V上，而有必要将-15V电压也引进到负反应回路中去，所以一个思路构成，问题的要点在于怎么构建合理的负反应回路。
终究构成如下所示的直流电源电路：
上图中，U5为主运放，由U6和U7一同构成负反应构成回路，终究由U5对-VCC输出。R10为匹配电阻，整分剖析进程中能够将其忽略。
U7构成1:1的反相扩大器，关于U7，其输出：
式中，由图中参数R36=R33=100K，R31=190K，R32=10K得：U7out=-Uout/20。
U6构成1:1的反相加法器，由R34=R37能够得到到U6反相输入端的应是两个电压之和：
将负电压取反即得：
按图中参数，R35=R34=R37=100K，R38=10K，R39=190K，则有U6out=-U7out+Vcc/20。即：U6out=Vcc/20-(-Uout/20)=(Vcc+Uout)/20。
终究，由运放U6引进到主运放反相端构成反应，由运放虚短：
Uin=U6out=(Vcc+Uout)/20
收拾后：Uout=20*Uin-Vcc
由所以对-Vcc输出，所以：URL=Uout-(-Vcc)=20Uin。然后能够得到更大规模的输出，此刻Uin有必要>0，由于输出已不可能为负，整个直流电源电路的输出规模由曾经的-VCC到+VCC变成0到2倍VCC，并且整个进程均有负反应安稳输出。
上面的规划终究满意了要求，其要害在于将-VCC也引进到反应回路中，使得输出是对-VCC而言，而并非是对GND而言，所以增大了输出规模。上面的规划中，应该留意的是构成运放份额运算的电阻取值，应该恰当偏大点，不然可能会引起更大的失调，而导致扩大份额不精确，参数不对称等问题。
其实运放直流电源电路规划的难点在于反应环路的规划，怎么引进反应，怎么发生反应电压，都是规划中非常值得考虑的。
整体来说，运放在剖析中记住两个特性，一个是虚短，一个是虚断，这两个概念是构成各种使用直流电源电路最中心的前提。虚短，是指运放两个输入端之间的电压近似短路，电压相等。虚断，是指运放两个输入端之间的电流通道是断开的，输入端之间没有电流流过。有了这两个概念，就能够剖析一切形式的运放直流电源电路。但值得留意的是，这两个概念成立的条件是运放需求构成合理的负反应，不然不成立。
这儿不多提运放的基本知识。我在一次偶尔的规划中，遇到直流电源电压不行的问题，当时运放的直流电源电压是正负15V，而我需求输出0-25V的电压，若用一般的运放负反应来做，则至多输出0-15V规模，但我想到关于-15V电压，不就能够输出0-30V电压了?
思路有了，便立即行动起来，持续考虑，其实问题的要害不在于运放能否输出多少电压规模，而在于-15V的供电电压自身也是有颤动的，不行安稳，由于-15V直流电源电压并不是严厉的-15V，所以问题出现了，我不能够直接将运放输出的0-15V电压叠加到-15V上，而有必要将-15V电压也引进到负反应回路中去，所以一个思路构成，问题的要点在于怎么构建合理的负反应回路。
终究构成如下所示的直流电源电路：
上图中，U5为主运放，由U6和U7一同构成负反应构成回路，终究由U5对-VCC输出。R10为匹配电阻，整分剖析进程中能够将其忽略。
U7构成1:1的反相扩大器，关于U7，其输出：
式中，由图中参数R36=R33=100K，R31=190K，R32=10K得：U7out=-Uout/20。
U6构成1:1的反相加法器，由R34=R37能够得到到U6反相输入端的应是两个电压之和：
将负电压取反即得：
按图中参数，R35=R34=R37=100K，R38=10K，R39=190K，则有U6out=-U7out+Vcc/20。即：U6out=Vcc/20-(-Uout/20)=(Vcc+Uout)/20。
终究，由运放U6引进到主运放反相端构成反应，由运放虚短：
Uin=U6out=(Vcc+Uout)/20
收拾后：Uout=20*Uin-Vcc
由所以对-Vcc输出，所以：URL=Uout-(-Vcc)=20Uin。然后能够得到更大规模的输出，此刻Uin有必要>0，由于输出已不可能为负，整个直流电源电路的输出规模由曾经的-VCC到+VCC变成0到2倍VCC，并且整个进程均有负反应安稳输出。
上面的规划终究满意了要求，其要害在于将-VCC也引进到反应回路中，使得输出是对-VCC而言，而并非是对GND而言，所以增大了输出规模。上面的规划中，应该留意的是构成运放份额运算的电阻取值，应该恰当偏大点，不然可能会引起更大的失调，而导致扩大份额不精确，参数不对称等问题。
其实运放直流电源电路规划的难点在于反应环路的规划，怎么引进反应，怎么发生反应电压，都是规划中非常值得考虑的。
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