运放电路基本实验

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 楼主| xukun977 发表于 2018-3-24 20:55 | 显示全部楼层 |阅读模式

上个帖子是关于微积分的,这个几乎是所有理工科必须掌握的基本功之一,绝对逃不掉的,例如最基本器件的伏安定义就要用微积分,如下图:

1023.JPG

但是老是聊数学,观众感觉无聊要跑光了,这个就不好了。

所以呢,准备数学和电路同时进行,做点电路实验,观众就不会跑光了。

但是条件有限,只能做点简单的实验,而且只能是低频的,等以后我们有仪器了再做专业点实验。



 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 10:09 | 显示全部楼层

一 为何开始就选用运放,而不是晶体管

因为运放比晶体管更加接近理想器件,学习起来相对简单。
但是,受运放手册以及网上所谓的运放参数大全影响,大多数人基本的设计方法和相关知识没掌握住(正所谓“运放设计十坑”),倒是学了一堆可能一辈子也用不到的知识点,毕竟做精密设计,把运放应用到极限的地步机会不太多。

简言之,我们选用简单的运放,就能设计许多常用的电路,根本不要需要考虑那一堆东西,至于具体关心哪些参数,后面会说。
根据网上罗列的那一堆参数,还只是一小部分,而非全部,运放的模型之复杂度就让人恐惧了:

12.JPG


所以我们只选用单级点运放模型,上面这些非理想因素只是简单地理解一下就好了。


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king5555 + 6 顶x大。希望初学者默默地仔細学习,不要一招半式就到处教导別人。

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 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 10:17 | 显示全部楼层
本帖最后由 xukun977 于 2018-3-25 10:24 编辑

二,基本实验所需的仪器和工具

学习电路必须要亲手做实验,否则跟什么都没学也差不多。所以这里所用的仪器大家都能轻易搞到,是想大家都能亲手搭电路测一测。
我们这里只需要个2M左右的信号发生器,20M左右的示波器,以及正负电源。器件有常见的741,358等运放各若干个。
市场上常见的稳压电源多是单路输出,多路输出可能贵点,实际上大家自己搭个就好了,根本没必要购买成品电源,起码这个实验里用不着专业的电源。


关于正负电源,常见的是用7800和7900三端稳压块搭成,实际上两者输出电压相差0.1V左右。
需要大电流的用LT1083CK,输出电流可达7.5A.需要高压输出的用TL783C,输出可达48V.

当所用电压7800系列没有时,比如需要16V,10V等,可用分压电阻调整到所需电压:

123.JPG



 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 10:59 | 显示全部楼层

关于运放理想模型:

教材及其它场合,铺天盖地的到处都时下图中左边的所谓的运放虚短电路模型!这个模型太深入人心了,导致学生跟傻子一样就知道套公式,全然忘记了要确保运放工作于线性区,即下图中方框内的条件是否满足!

以前本论坛有人画了个简单反向放大器电路图,问输出电压是多少,有个特级模电大师不假思索地用输入乘增益,得到输出电压。
实际上输出根本不满足下图框中条件,所以不是工作在线性区,是不能乱套虚短公式的!


56.JPG



 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 11:08 | 显示全部楼层

上面的线性模型是不完整的,还必须包括下面两个模型:正饱和模型和负饱和模型!


549.JPG







【我们后面经常会用这三个模型,这三个模型都要掌握】
 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 13:39 | 显示全部楼层


在零件盒随便拿一看运放,一看是NE5532P,以前和34/35等号称是运放之皇,就用它达电路了。

IMG_20180325_133220.jpg
 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 14:04 | 显示全部楼层

选定运放后,上网找芯片手册,提取相关参数。

NE5532的手册为:

00.JPG
01.JPG





 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 14:50 | 显示全部楼层

从手册上提取的参数为:

差分电压增益

理想值是无穷大,实际上受工作温度,电源电压,工作频率等影响,实际上是个变化的有限值。这款运放差分电压增益AVD的最小值是2万5千,典型值是10万。

输入阻抗

理想值是无穷大,实际值是30k(最小值),典型值是300K,和理想值差别较大

输出阻抗

理想值是0,这款运放是0.3欧姆,闭环应用更加接近于理想值


共模抑制比

这款运放CMRR是100dB,即10 0000 ,所以共模增益是10 0000/100000=1,即当运放两个输入端短路并接入信号源,则运放相当于个电压增益为1的放大器。


压摆率

这款运放压摆率典型值是9V/uS,那么当输出峰峰值为20V时,压摆率不失真的最大输入正弦频率为143KHz

带宽

运放的带宽不是通常意义下的3分贝频率,而是指增益带宽积,或者叫单位增益频率,此款运放带宽是10MHz!!看开环频率响应曲线,低频直流增益是100dB,3分贝带宽是1000Hz,刚好对应于10MHz单位增益频率。







 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 17:20 来自手机 | 显示全部楼层
xukun977 发表于 2018-3-25 14:50
从手册上提取的参数为:

差分电压增益


最大输出摆幅

根据手册,负载大于600欧姆时,输出最大幅度距离电源轨线是2V,也就是说电源为-+12V时,最大摆幅是20V,这个可以很容易验证出来的,下图是10V/div

IMG_20180325_171415.jpg
122013137 发表于 2018-3-25 17:27 | 显示全部楼层
终于开工了,点赞
 楼主| xukun977 发表于 2018-3-25 18:26 | 显示全部楼层

基本的反向放大器实验

模拟电路设计难在需要折中,每个元器件可能会影响一堆指标,如下图所示,可谓牵一发而动全身。
如果像鬼子的晶体管电路设计那样,就考虑一个或两个指标(电压增益!),那模拟电路设计就简单死了。



54.JPG




嘴角的好望角 发表于 2018-3-26 08:56 | 显示全部楼层
为开工点赞!
嘴角的好望角 发表于 2018-3-26 11:42 | 显示全部楼层
补充一楼SR计算的推导:
SR.png
白胡子 发表于 2018-3-26 13:28 | 显示全部楼层
chfj3974 发表于 2018-3-26 14:31 | 显示全部楼层
学习学习
木子不二 发表于 2018-3-26 15:16 | 显示全部楼层
厉害 厉害   ,以后多来学习
 楼主| xukun977 发表于 2018-3-26 16:24 | 显示全部楼层

大家稍等一下,两台5位半万用表和数字示波器等仪器很块就要到了,到时候一边原理一边实测,齐头并进。



yes19891989 发表于 2018-3-26 18:29 | 显示全部楼层
雪山飞狐D 发表于 2018-3-26 19:42 | 显示全部楼层
   呵呵,围观一下

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king5555 + 1 別光呵呵!之前我有帮x大制作黑田彻之仿真集。数月前又做了精密整流新解,可惜现在我

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chunk 发表于 2018-3-27 08:01 | 显示全部楼层
我也来上课。

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king5555 + 1 欢迎您。

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