常见运放滤波电路1
第一节单相全波整流和滤波电路
第一节 单相全波整流和滤波电路 单相全波整流和滤波电路
3．波形图 ． 个二极管组合封装在一起， 将 4个二极管组合封装在一起 ， 个二极管组合封装在一起 制成单相桥式整流器，如图所示。 制成单相桥式整流器，如图所示。
第一节 单相全波整流和滤波电路 单相全波整流和滤波电路
二、滤波电路
1．电容滤波电路 ．
稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量，若需要 稳压电路的最大输出电流取决于调整管的功率容量， 进一步扩大输出电流， 进一步扩大输出电流，可采用功率容量更大的调整管且接成复合 调整管。 调整管。
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
[例 7-1] 在图中，已知输入电压 VI = 20 V，基准电压 VZ = 6 例 在图中， ， V ，取样电阻 R1 = R2 = RP = 2 kΩ，试求：（1）输出电压 VO 的可 Ω 试求： ） 调范围； 调范围；（2）设调整管的饱和压降 VCES 约为 2 V，为使电路正常 ） ， 工作， 最小值应为多少？ 工作，输入电压 VI 最小值应为多少？
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
3．实用电路 ．
稳压原理： 稳压原理：
VO 增大 (减小 ) → I B 减小(增大 ) → I C减小(增大 ) → VCE 增大 (减小 ) → 限制 VO 变化
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
二、串联调整型稳压电路
连续调整型直流稳压电路 第二节 连续调整型直流稳压电路
一、串联调整型直流稳压电路的基本原理
1．工作原理 ． 增大， ① 输入电压 VI 增大 ，致使 VO 增大 ， 增大 RP ， 其上压降增大 ， VO 的增大也受到了限制。 的增大也受到了限制。 不变， 增大时，输出电压亦将增大， ② VI 不变， RL 增大时，输出电压亦将增大，此时增大 RP 使分压系数减小， 的增大受到限制。 使分压系数减小，就可以使 VO 的增大受到限制。 与负载串联,故称为串联型稳压电路。 因调整元件 RP 与负载串联,故称为串联型稳压电路。
经典的运算放大器基本电路大全
运算放大器基本电路大全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。
1．1 电源供电和单电源供电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。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)图一通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
运放低通滤波
运放低通滤波
运放低通滤波是一种常用的电路设计技术，可以有效地滤除信号中高频部分，使得输出信号更加平滑和稳定。
其基本原理是利用运放的放大和反相放大功能，结合电容器和电阻器来实现信号的滤波。
在运放低通滤波电路中，输入信号经过一个电容器，然后被放大并反相输出，再通过另一个电容器和电阻器组成的电路，最终输出到负载上。
通过调整电容器和电阻器的数值，可以实现不同的滤波效果。
一般来说，当电容器大小逐渐增加时，滤波效果会越来越好，但同时输出信号的幅度也会逐渐下降。
运放低通滤波广泛应用于各种电子设备和电路中，尤其是在音频和视频信号处理中，其作用尤为重要。
在实际应用中，需要根据具体信号特点和滤波要求来选择合适的电容器和电阻器，以达到最佳的滤波效果。
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常见运放滤波电路
滤波电路这节非常深入地介绍了用运放组成的有源。
在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。
这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的运放电路都有这样的电容。
设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。
这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。
如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。
如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。
这些电路的输出都包含了VCC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。
这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。
滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意：1. 滤波器的拐点(中心)频率2. 滤波器电路的增益3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值4. 低通和高通滤波器的类型(Butterworth 、Chebyshev、Bessell)不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。
即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。
通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。
或者可以通过几次实验而最终确定下来。
如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。
3．1 一阶滤波器一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器典型的低通滤波器如图十三所示。
图十三3．1．2 高通滤波器典型的高通滤波器如图十四所示。
图十四3．1．3 文氏滤波器文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，但是它可以改变信号的相角，同时也用来做相角修正电路。
图十五中的电路对频率是F 的信号有90 度的相移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。
十种运放精密全波整流电路
十种运放精密全波整流电路图中精密全波整流电路的名称,纯属本人命的名,只是为了区分;除非特殊说明,增益均按1设计.图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.图5 和图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K图8的电阻匹配关系为R1=R2图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性.图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡.精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.结论:虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.图3的优势在于高输入阻抗.其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离.各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的。
常见运放滤波电路
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三十图
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常见运放滤波电路
滤波电路这节非常深入地介绍了用运放组成的有源滤波器。
在很多情况中，为了阻挡由于虚地引起的直流电平，在运放的输入端串入了电容。
这个电容实际上是一个高通滤波器，在某种意义上说，像这样的单电源运放电路都有这样的电容。
设计者必须确定这个电容的容量必须要比电路中的其他电容器的容量大100 倍以上。
这样才可以保证电路的幅频特性不会受到这个输入电容的影响。
如果这个滤波器同时还有放大作用，这个电容的容量最好是电路中其他电容容量的1000 倍以上。
如果输入的信号早就包含了VCC/2 的直流偏置，这个电容就可以省略。
这些电路的输出都包含了V CC/2 的直流偏置，如果电路是最后一级，那么就必须串入输出电容。
这里有一个有关滤波器设计的协定，这里的滤波器均采用单电源供电的运放组成。
滤波器的实现很简单，但是以下几点设计者必须注意：1. 滤波器的拐点(中心)频率2. 滤波器电路的增益3. 带通滤波器和带阻滤波器的的Q值4. 低通和高通滤波器的类型(Butter worth、Chebys hev、Bessel l)不幸的是要得到一个完全理想的滤波器是无法用一个运放组成的。
即使可能，由于各个元件之间的负杂互感而导致设计者要用非常复杂的计算才能完成滤波器的设计。
通常对波形的控制要求越复杂就意味者需要更多的运放，这将根据设计者可以接受的最大畸变来决定。
或者可以通过几次实验而最终确定下来。
如果设计者希望用最少的元件来实现滤波器，那么就别无选择，只能使用传统的滤波器，通过计算就可以得到了。
3．1 一阶滤波器一阶滤波器是最简单的电路，他们有20d B 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器典型的低通滤波器如图十三所示。
图十三3．1．2 高通滤波器典型的高通滤波器如图十四所示。
3运算放大器有源滤波电路
掉,
ω＜ωl的信号被高通滤波电路滤掉, 只有当ωl＜ω＜ωh时信
号才能通过, 显然, ωh＞ωl才能组成带通电路。图7 - 30(b)为一 个低通滤波电路和一个高通滤波电路“并联”组成的带阻滤波 电路, ω＜ωh信号从低通滤波电路中通过, ω＞ωl的信号从高通滤 波电路通过, 只有ωh＜ω＜ωl的信号无法通过, 同样, ωh＜ωl才能 组成带阻电路。
含运放的有源滤波电路
一、基本概念
1、滤波器：即为能从输入信号中选出有频率的信号使其顺利通 过，而将无用频率的信号加以抑制或衰减的电子电路叫做滤波器。
2、滤波器的分类：由采用元件的不同可分为无源滤波器和有源 滤波器。无源滤波器即为由无源元件 R、L、C组成；有源滤波器由 有源器件如集成运放和RC网络组成。由所能通过的频率范围，又可 分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器四种。
10
Q=0.707
- 20
- 30 - 40
40dB/十倍频
0.1 0.2 0.3 0.5 1
2
3
5
f/fL
含运放的有源滤波电路
四、 带通滤波电路和带阻滤波电路
将截止频率为ωh的低通滤波电路和截止频率为ωl的高通滤
波电路进行不同的组合, 就可获得带通滤波电路和带阻滤波电
路。如图7 - 30(a)所示, 将一个低通滤波电路和一个高通滤波电 路“串接”组成带通滤波电路, ω＞ωh的信号被低通滤波电路滤
带通滤波和带阻滤波的典型电路
含运放的有源滤波电路
. .
20lg
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Q增大
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BW
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3．1 一阶滤波器
一阶滤波器是最简单的电路，他们有20dB 每倍频的幅频特性3．1．1 低通滤波器
典型的低通滤波器如图十三所示。
图十三
3．1．2 高通滤波器
典型的高通滤波器如图十四所示。
图十四
3．1．3 文氏滤波器
文氏滤波器对所有的频率都有相同的增益，但是它可以改变信号的相角，同时也用来做相角修正电路。
图十五中的电路对频率是F 的信号有90 度的相移，对直流的相移是0度，对高频的相移是180度。
3．2 二阶滤波器
二阶滤波电路一般用他们的发明者命名。
他们中的少数几个至今还在使用。
有一些二阶滤波器的拓扑结构可以组成低通、高通、带通、带阻滤波器，有些则不行。
这里没有列出所有的滤波器拓扑结构，只是将那些容易实现和便于调整的列了出来。
图十五(见图十七上)
二阶滤波器有40dB 每倍频的幅频特性。
通常的同一个拓扑结构组成的带通和带阻滤波器使用相同的元件来调整他们的Q 值，而且他们使滤波器在Butterworth 和Chebyshev 滤波器之间变化。
必须要知道只有Butterworth 滤波器可以准确的计算出拐点频率，Chebyshev 和Bessell滤波器只能在Butterworth 滤波器的基础上做一些微调。
我们通常用的带通和带阻滤波器有非常高的Q 值。
如果需要实现一个很宽的带通或者带阻滤波器就需要用高通滤波器和低通滤波器串连起来。
对于带通滤波器的通过特性将是这两个滤波器的交叠部分，对于带阻滤波器的通过特性将是这两个滤波器的不重叠部分。
这里没有介绍反相 Chebyshev 和 Elliptic 滤波器，因为他们已经不属于电路集需要介绍的范围了。
不是所有的滤波器都可以产生我们所设想的结果――比如说滤波器在阻带的最后衰减幅度在多反馈滤波器中的会比在Sallen－Key 滤波器中的大。
由于这些特性超出了电路图集的介绍范围，请大家到教科书上去寻找每种电路各自的优缺点。
不过这里介绍的电路在不是很特殊的情况下使用，其结果都是可以接受的。
3．2．1 Sallen－Key滤波器
Sallen-Key 滤波器是一种流行的、广泛应用的二阶滤波器。
他的成本很低，仅需要一个运放和四个无源器件组成。
但是换成Butterworth 或Chebyshev 滤波器就不可能这么容易的调整了。
请设计者参看参考条目【1】和参考条目【2】，那里介绍了各种拓扑的细节。
这个电路是一个单位增益的电路，改变Sallen－Key 滤波器的增益同时就改变了滤波器的幅频特性和类型。
实际上Sallen－Key 滤波器就是增益为1的Butterworth 滤波器。
图十六(见图十七中)
3．2．2 多反馈滤波器
多反馈滤波器是一种通用，低成本以及容易实现的滤波器。
不幸的是，设计时的计算有些复杂，在这里不作深入的介绍。
请参看参考条目【1】中的对多反馈滤波器的细节介绍。
如果需要的是一个单位增益的Butterworth 滤波器，那么这里的电路就可以给出一个近似的结果。
图十七
3．2．3 双T滤波器
双T 滤波器既可以用一个运放也可仪用两个运放实现。
他是建立在三个电阻和三个电容组成的无源网络上的。
这六个元件的匹配是临界的，但幸运的是这仍是一个常容易的过程，这个网络可以用同一值的电阻和同一值的电容组成。
用图中的公式就可以同时的将R3 和C3 计算出来。
应该尽量选用同一批的元件，他们有非常相近的特性。
3．2．3．1 单运放实现
图十八
如果用参数非常接近的元件组成带通滤波器，就很容易发生振荡。
接到虚地的电阻最好在E－96 1％系列中选择，这样就可以破坏振荡条件。
图十九
3．2．3．2 双运放实现
典型的双运放如图20到图22所示
图二十
图二十一
图二十二
3．2．4 Fliege滤波器
Fliege滤波器采用了双运放结构(图二十三～图二十六)，所以相对于单运放实现的滤波器他是一种成本较高的滤波器，但是他对拐点频率或者Q 值有非常强的控制能力，可以非常方便的进行调整，而且他是一种全新的滤波器。
用它组成的低通、高通、和带通滤波器的增益是固定的，带阻滤波器他的增益是一。
图二十三
图二十四
图二十五
图二十
六
3．2．5Akerberg－Mossberg滤波器
图二十七～图三十中的三运放滤波器是很容易实现。
对于低通和高通滤波器可以很方便的调整增益，对于带通和带阻滤波器可以非常容易的调整Q 值。
带阻滤波器的性能会比双T 滤波器差一些，但是也不错。
图二十七
3．2．6 BiQuad
Biquad 滤波器是一种出名的滤波器结构(图三十一)。
他只能组成低通和带通滤波器。
低通滤波器可以根据需要做成同相和反相输出。
3．2．7 Sate Variable
Sate Variable 是一种三运放或四运放的拓扑结构。
第四个运放在带阻滤波器中必须使用。
他也是一种非常便于调整的滤波器拓扑结构，并且他可以很方便的在低通和高通滤波器之间相互转换，另外对于带通和带阻滤波器的Q 值也可以非常方便的进行调整。
但是不幸的是，Akerberg－Mossberg 并不是一种令人喜欢的拓扑结构。
因为调整增益、类型、Q 值和限制的电阻是同一个电阻。
这就是很多人不愿意用它的原因，除非在应用中同时需要高通、低通、带通和带阻滤波器。
阻容RC滤波电路
阻容滤波电路原理与特点及RC元件选择
阻容滤波电路图如下:
阻容滤波电路优点:
1.滤波效能较高
2.能兼降压限流作用
阻容滤波电路缺点:
1.带负载能力差
2.有直流电压损失
阻容滤波电路适用场合:负载电阻较大，电流较小及要求纹波系数很小的情况
阻容滤波电路参数选择:
全波整流
RC2=[(2.3×106)/rRL]
R一般取数十至数百WC(mF)
何谓退耦？
所谓退耦，既防止前后电路网络电流大小变化时，在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。
换言之，退耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。
退耦滤波电容的取值通常为47~200μF，退耦压差越大时，电容的取值应越大。
所谓退耦压差指前后电路网络工作电压之差。
如下图为典型的RC退耦电路，R起到降压作用：
大家看到图中，在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2
原因很简单，因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比，无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别（由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响，当工作频高于谐振频率时，电解电容相当于一个电感线圈，不再起电容作用）。
在不少典型电路，如电源退耦电路，自动增益控制电路及各种误差控制电路中，均采用了大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构，这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的退耦，滤波，平滑之作用；而小容量电容则以自身固有之优势，消除电路网络中的中，高频寄生耦合。
在这些电路中的这一大一小的电容均称之为退耦电容。
还有些电路存在一些设置直流工作点的电阻，为消除其对于交流信号的耦合或反馈作用就需要在其上并联适当的电容来减少对交流信号的阻抗。
这些电容均起到退耦作用称之为退耦电容。
在放大倍数较高的电路中，后级的信号电流往往比较大，而电源内阻和电源布线的电阻就不容忽视了，较大的信号电流，会在这些电阻上产生压降，这些压降就会“耦合”到前面的小信号放大级的输入端，从而又被重新放大，如此反复，造成恶性循环，于是整个放大电路就无法正常工作，其表现就是产生“自激振荡”。
退耦电路就是要退除掉这种通过电源内阻、或电源布线电阻产生的耦合。
使后级的大电流信号不能通过这些电阻重新耦合到前级，以保证放大电路正常工作。
小电流的退耦合电路通常是用阻容滤波电路，该电路中的电阻就称为滤波电阻，他不是什么特殊的电阻，就是普通的电阻，因为是起滤波作用，因此叫做滤波电阻。