运算放大器

<strong>3.1 一阶滤波器</strong>

一阶滤波器是最简单的电路，他们有 20dB 每倍频的幅频特性

<strong>3.1.1 低通滤波器</strong>

典型的低通滤波器如图十三所示

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-11/wen_zhang_/100015729-52813-1.jp…; alt=“图十三” width="600"></center><center><i>图十三</i></center>

<strong>3.1.2 高通滤波器</strong>

典型的高通滤波器如图十四所示

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是他们都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

<strong>1.1 电源供电和单电源供电</strong>

所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是 VCC＋和 VCC－，但是有些时候它们的标识是 VCC＋和 GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

<strong>3．1 一阶滤波器</strong>

一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性

<strong>3．1．1 低通滤波器</strong>

典型的低通滤波器如图十三所示。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-10/wen_zhang_/100015145-50996-1.jp…; alt=“” width="600"></center>

<strong>3．1．2 高通滤波器</strong>

典型的高通滤波器如图十四所示。

我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。

在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。

<strong>1．1 电源供电和单电源供电</strong>

所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。

绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。

运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器，常用于高精度模拟电路，因此必须精确测量其性能。但在开环测量中，其开环增益可能高达107或更高，而拾取、杂散电流或塞贝克（热电偶）效应可能会在放大器输入端产生非常小的电压，这样误差将难以避免。

通过使用伺服环路，可以大大简化测量过程，强制放大器输入调零，使得待测放大器能够测量自身的误差。图1显示了一个运用该原理的多功能电路，它利用一个辅助运放作为积分器，来建立一个具有极高直流开环增益的稳定环路。开关为执行下面所述的各种测试提供了便利。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2018-09/wen_zhang_/100014359-48860-g1.j…; alt=“”图1. 基本运算放大器测量电路 width="600"></center><center><i>图1. 基本运算放大器测量电路</i></center>

<strong>简介</strong>

即使是考虑到运放所有的已知及未知阻抗负载，运算放大器的输出中始终含有无法基于输入信号和完全已知的闭环传递函数进行预测的信号。这种不确定信号被称为噪声。

导致噪声产生的因素可能是放大器电路本身，可能是其反馈环路中使用的元件，也可能是电源；噪声也可能从附近（或较远的地方）的噪声源藕合或感应至输入、输出、地回路或测量电路之中的。

<strong>引言</strong>

放大器最初诞生时是用来作为各种模拟信号的运算，这个名字后来一直沿用至今，但是现在已经不仅仅是所谓的“运算”了，如今它充当的角色更多的是“信号调理兼放大”。信号放大可以说是对模拟信号最基本的处理了，放大的本质是能量的控制和转换，它在输入信号的作用下，通过放大电路将直流电源的能量转化成负载所获得的能量，使得负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量，这也就说明，负载上总是获得比输入信号大得多的电压或者电流，有时这两种情况都发生。

以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题，我争取用最简单的原理图以“看图说话”的方式来说清楚我要表达的意思，以免给工程师朋友带来不必要的视觉疲劳.

<strong>1、首先应该好好理解运放的最简模型</strong>

从运放的原理来说，我们可以将运放看成是一个压控电压源，其中，运放的输出由受控电压源提供，而受控电压源的控制电压就是输入端的差分电压，如下图所示：

您也许知道，某些DAC包含可在输出端生成基准电压的R2R网络。这些电阻都是精密电阻。它们通常用来根据发送到DAC的数字值切换电流，从而在输出放大器端产生一个电压。采用乘法DAC时，并未集成输出放大器。这就有可能实现某些非常规应用，并将R2R网络用作一个电阻。

感兴趣吗？今天就有请ADI 医疗健康行业客户的现场应用工程师经理Thomas Tzscheetzsch 为您讲解“乘法 DAC 如何用于 DAC 以外的应用”。

大多数 DAC 采用固定的正基准电压工作，输出电压或电流与基准电压和设定的数字码的乘积成比例。而对于所谓的乘法数模转换器（MDAC），情况并非如此，其基准电压可以变化，变化范围通常是±10V。因此，通过基准电压和数字码可以影响模拟输出（在这两种情况下都是动态的）。

<strong>应用</strong>

借助相应的接线，模块可以输出放大、衰减或反转的信号（相对于基准信号而言）。因此，其应用领域包括波形发生器、可编程滤波器和 PGA（可编程增益放大器），以及其他必须调整失调或增益的很多应用。

<strong>问题：可以使用放大器的禁用引脚来节省功耗而不影响性能吗？</strong>

在物联网时代，电池供电应用日益兴盛。本文将说明我们并非一定要在节省功耗和精度之间进行取舍。

有些运算放大器有禁用引脚，如果使用得当，可以节省高达 99%的功耗，同时不影响精度。禁用引脚主要用于静态工作（待机模式）。在这种模式下，所有IC都切换到低功耗状态，不需要使用器件来处理信号。这使功耗降低了若干个数量级。

如果运算放大器需要用作 ADC 的缓冲放大器，如图 1 所示，它必须处于工作状态才能执行其功能。但是，如果通过禁用引脚将放大器切换到关断模式，仍然可以保持低功耗。通常，只要 ADC 不需要向其采样和保持功能块读入任何新数值，就可以使用关断模式。