运放电路基本实验

发表于 2018-3-24 20:55

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：

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。

king5555 · 发表于 2018-3-25 10:09

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：

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。

发表于 2018-3-25 10:17

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：

发表于 2018-3-25 10:59

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！

发表于 2018-3-25 11:08

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！

【我们后面经常会用这三个模型，这三个模型都要掌握】

发表于 2018-3-25 13:39

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。

发表于 2018-3-25 14:04

选定运放后，上网找芯片手册，提取相关参数。

NE5532的手册为：

发表于 2018-3-25 14:50

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。

发表于 2018-3-25 17:20

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

发表于 2018-3-25 17:27

终于开工了，点赞

发表于 2018-3-25 18:26

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。

发表于 2018-3-26 08:56

为开工点赞！

发表于 2018-3-26 11:42

补充一楼SR计算的推导：

发表于 2018-3-26 13:28

发表于 2018-3-26 14:31

学习学习

发表于 2018-3-26 15:16

厉害厉害，以后多来学习

发表于 2018-3-26 16:24

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。

发表于 2018-3-26 18:29

学习

king5555 · 发表于 2018-3-26 19:42

呵呵，围观一下

king5555 · 发表于 2018-3-27 08:01

我也来上课。

运放电路基本实验

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