嗨,欢迎来到兆亿微波官方商城!
服务热线: 010-82888379  13718660290
购物车图片 购物车 ( )
全部商品分类

理想的电压反馈型(VFB)运算放大器

2021/12/30 11:44:56
浏览次数: 36

运算放大器是线性设计的基本构建模块之一。在经典模式下,运算放大器由两个输入引脚和一个输出引脚构成,其中一个输入引脚使信号反相,另一个输入引脚则保持信号的相位。运算放大器的标准符号如图1所示。其中略去了电源引脚,该引脚显然是器件工作的必需引脚。


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图1:运算放大器的标准符号


运算放大器'的标准简称是'运放'.这一名称源于放大器设计的早期,当时运算放大器应用于模拟计算机中。(是的,第一代计算机是模拟的,不是数字的。)当这种基础放大器与几个外部元件配合使用时,可以执行各种数学'运算',如加、积分等。模拟计算机的主要用途之一体现在第二次世界大战期间,当时,它们被用来绘制弹道轨迹。有关运算放大器的历史,请看参考文献2。


理想的电压反馈(VFB)模型


理想的电压反馈(VFB)运算放大器经典模型具有以下特征:


1. 输入阻抗无穷大


2. 带宽无穷大


3. 电压增益无穷大


4. 零输出阻抗


5. 零功耗


虽然这些并不现实,但这些理想标准决定着运算放大器的质量。


这就是所谓的电压反馈(VFB)模型。这类运算放大器包括带宽在10 MHz以下的几乎所有运算放大器,以及带宽更高的运算放大器的90%.电流反馈(CFB)是另一种运算放大器架构,我们将在另一教程中讨论。图2总结了理想的电压反馈运算放大器的属性。


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图2:理想的电压反馈运算放大器的属性


基本工作原理


理想的运算放大器的基本工作原理非常简单。首先,我们假定输出信号的一部分反馈至反相引脚,以建立放大器的固定增益。这是负反馈。通过运算放大器输入引脚的任何差分电压都将与放大器的开环增益(对于理想的运算放大器,该值无穷大)相乘。如果该差分电压的幅度在反相(–)引脚上为正且高于同相(+)引脚,则输出会变成负。如果差分电压的幅度在同相(+)引脚上为正且高于反相(–)引脚,则输出电压将变成正。放大器的无穷大开环增益会尝试迫使差分输入电压变为零值。只要输入和输出处于放大器的工作电压范围之内,就会使差分输入电压保持于零,输出为输入电压与反馈网络决定的增益之积。请注意,输出对差模电压而非共模电压作出反应。


反相和同相配置


有两种基本方法可以把理想的电压反馈运算放大器配置为放大器。分别如图3和图4所示。


图3所示为反相配置。在该电路中,输出与输入反相。该电路的信号增益取决于所用电阻的比值,计算公式为:


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图3:反相模式的运算放大器级


图4所示为同相配置。在该电路中,输出与输入同相。该电路的信号增益同样取决于所用电阻的比值,计算公式为:


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图4:同相模式的运算放大器级


请注意,当电路配置为最小增益1(RG = ∞)时,由于输出驱动分压器(增益设置网络),所以反相引脚端的最大可用电压为全部输出电压。


另外注意,在反相和同相两种配置中,反馈是从输出引脚到反相引脚。这是负反馈,对设计师来说,这有许多优势,我们将对此进行详细讨论。


另外需要注意的是,增益是以电阻的比值而不是其实际值为基础。这就意味着,设计师可以从多种值中进行选择,只需遵循某种实际限制即可。


然而,如果电阻的值太低,则需运算放大器输出引脚提供大量电流才能正常工作。这会导致运算放大器本身的功耗大幅增加,从而带来多种缺点。功耗增加会使芯片自热,结果可能改变运算放大器本身的直流特性。另外,产生热量最终可能使结温升高至150°C以上,而这是多数半导体常用的上限。结温为硅片本身的温度。另一方面,如果电阻值过高,就会导致噪声和寄生电容增加,结果也可能限制带宽,并有可能导致不稳定和振荡。


从实用角度来看,10 以下和1 M以上的电阻很难找到,尤其是需要精密电阻时。


计算反相运算放大器的增益


我们来详细讨论一下反相运算放大器的情况。如图5所示,同相引脚接地。我们假定采用一种双极性(正和负)电源。由于运算放大器将强制使通过输入引脚的差分电压变成零,所以反相输入也会表现为地电压。事实上,这个节点通常称为'虚拟地'.


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图5:反相放大器增益


如果向输入电阻施加电压(VIN),就会通过电阻(RG)产生电流(I1),因此:


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


由于理想的运算放大器输入阻抗无穷大,因此,不会有电流流入反相输入引脚。因此,同一电流(I1)一定会流过反馈电阻(RF)。由于放大器将强制使反相引脚变成地,因此,输出引脚将有电压(VOUT):


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


经过一些简单的算术运算,可以得到结论(等式 1),即:


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


计算同相运算放大器的增益。


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


图6:同相放大器增益


现在,我们来详细考察一下同相放大器的情况。如图6所示,输入电压施加于同相引脚。


输出电压驱动一个由RF和RG构成的分压器。反相引脚(VA)端的电压(位于两个电阻的接合处)等于:

理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


运算放大器的负反馈行为会使差分电压变成0,因此:


理想的电压反馈型(VFB)运算放大器


经过简单的算术运算可得:


与等式2相同。


在上述讨论中,我们把增益设置元件称为电阻。事实上,它们是阻抗,而不仅仅是电阻。这样,我们可以构建依赖于频率的放大器。对于这个问题,我们将在以后的教程中详细讨论。


参考文献:


1. Hank Zumbahlen, Basic Linear Circuit Design Handbook, Elsevier-Newnes, 2008, ISBN-10: 0750687037, ISBN-13: 978-


0750687034. Chapter 1


2. Walter G. Jung, Op Amp Applications, Analog Devices, 2002, ISBN 0-916550-26-5, Also available as Op Amp Applications Handbook, Elsevier/Newnes, 2005, ISBN 0-7506-7844-5. Chapter 1. 


在线留言询价
推荐阅读
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    AD8319是一款解调对数放大器,它能将RF输入信号精确地转换为相应的dB标度输出。它在级联放大器链上采用渐进压缩技术,每一级均配有检波器单元。该器件有测量和控制器两种工作模式。对于1 MHz至8 GHz信号,它能保持精确的对数一致性,并能在最高10 GHz下工作。输入动态范围为40 dB(典型值,电阻:50 Ω),误差小于±1 dB。AD8319具有8 ns/10 ns响应时间(下降时间/上升时间),实现超过50 MHz脉冲速率的RF突发检测。在环境温度条件下,该器件具有极佳的对数截距稳定性。需在3.0 V至5.5 V电源供电下工作。典型功耗为22 mA,当器件禁用时,功耗降至200 μA。AD8319可配置为向功率放大器提供控制电压或从VOUT引脚提供测量输出。因为输出可以用于控制器应用,所以宽带噪声问题得到了特别处理,可降至较小。在这种模式下,设定点控制电压作用于VSET引脚。RF放大器的反馈环路通过VOUT闭合,其输出将放大器的输出调节至对应于VSET的幅度。AD8319在VOUT引脚端提供0 V至(VPOS − 0.1 V)输出能力,适合控制器应用。作为一款测量器件,VOUT外部连接到VSET以产生输出电压VOUT,该电压为RF输入信号幅度的较小线性dB函数。对数斜率为-22 mV/dB,由VSET接口确定。截距为15 dBm(电阻:50 Ω,CW输入),采用INHI输入。这些参数非常稳定,不随电源电压和温度波动而变化。AD8319采用SiGe双极性IC工艺制造,并采用2 mm × 3 mm、8引脚LFCSP_VD封装,工作温度范围为−40℃至+85℃。特性• 宽带宽:1 MHz至10 GHz• 高精度:±1.0 dB(温度范围内)• 动态范围:>40 dB (8 GHz)• 温度稳定性:±0.5 dB• 低噪...
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    TPS62840 是一款高效降压转换器,具有典型值为 60nA 的超低工作静态电流。此器件具有特殊电路,可在 100% 模式下实现仅 120nA 的 IQ,因此可在放电末期进一步延长电池寿命。此器件采用 DCS-Control 技术,可以为无线电提供干净的电源,工作时具有 1.8MHz 的典型开关频率。在省电模式下,此器件可将轻负载效率向下扩展至 1µA 负载电流及以下。可以将一个电阻器连接到 VSET 引脚以选择 16 种预定义的输出电压,因此这款器件可以灵活地用于各种 应用 并最大限度地减少了外部组件的数量。该器件的 STOP 引脚可立即消除所有的开关噪声,从而在测试和测量系统中执行无噪声测量。TPS62840 提供了高达 750mA 的输出电流。此器件的输入电压为 1.8V 至 6.5V,支持多种电源,例如 2 节至 4 节碱性电池或 1 节至 2 节锂二氧化锰 (Li-MnO2) 或 1 节锂离子/锂亚硫酰氯 (Li-SOCl2) 电池。特性• 60nA 工作静态电流• 100% 占空比模式下,IQ 为 120nA• 输入电压范围 VIN:1.8V 至 6.5V• 高达 750mA 的输出电流• 射频友好型 DCS-Control™• 1µA IOUT(3.6VIN 至 1.8VOUT)时的效率为 80%• 通过 VSET 引脚提供 16 种可选输出电压• 自动转换 PFM/PWM 或强制 PWM 模式• 可选的强制 PWM 和 STOP 模式• 输出放电功能• 25nA 关断电流• SON-8、WCSP-6 和热增强型 HVSSOP-8
  • 点击次数: 3
    2026-11-04
    LTM8033 是一款电磁兼容 (EMC) 36V、3A DC/DC μModule® 降压型转换器,专为满足 EN55022 标准的辐射发射要求而设计。传导发射要求可以通过增设标准的滤波器元件来满足。封装中内置了开关控制器、电源开关、电感器、滤波器以及所有的支持元件。LTM8033 可以在 3.6V 至 36V 的输入电压范围内运作,支持 0.8V 至 24V 的输出电压范围和一个 200kHz 至 2.4MHz 的开关频率范围 (均由单个电阻器来设定)。仅需采用大容量的输入和输出滤波电容器便可实现完整的设计。LTM8033 采用紧凑(11.25mm x 15mm x 4.32mm) 的模压焊盘网格阵列 (LGA) 和球式网格阵列 (BGA) 封装,适合采用标准的表面贴装设备来进行自动化装配。LTM8033 具有符合 SnPb (BGA) 或 RoHS 标准的引脚涂层。特性• 完整的降压型开关模式电源• 宽输入电压范围:3.6V 至 36V• 3A 输出电流• 0.8V 至 24V 输出电压• 符合 EN55022 Class B 标准• 可对多个 LTM8033 稳压器进行均流以提供超过 3A 的输出• 可选的开关频率:200kHz 至 2.4MHz• 电流模式控制• 符合 SnPb 或 RoHS 标准的涂层 • 可编程软起动• 紧凑的表面贴装型 LGA (11.25mm x 15mm x 4.32mm) 和 BGA (11.25mm x 15mm x 4.92mm) 封装应用汽车电池法规便携式产品电源分布式供应监管工业用品壁式变压器调节
  • 点击次数: 4
    2026-11-03
    LT4356-3 浪涌抑制器可保护负载不受高电压瞬态的影响。它可在过压事件(例如汽车负载突降)期间通过控制外部 N 通道 MOSFET 来调节输出。输出将被限制为安全值,从而允许负载继续正常运行。LT4356-3 还可监控 VCC 和 SNS 引脚之间的电压降,以防止发生过流故障。内部放大器可将电流检测电压限制为 50mV。在任一故障条件下,将会根据 MOSFET 应力按比例反向启动计时器。如果计时器终止,FLT 引脚将会拉低以警告即将关断。如果该状况持续存在,则会关闭 MOSFET,直到 SHDN 引脚暂时拉低。该辅助放大器可用作电压检测比较器或用于驱动外部 PNP 调整管的线性稳压器控制器。特性• 可阻止高电压浪涌• 可调输出钳位电压• 过流保护• 宽工作范围:4V 至 80V• 反向输入保护高达 –60V• 7µA 低关断电流• 可调闩锁故障计时器应用汽车/航空电子浪涌保护热插拔/实时插入电池供电系统的高压侧开关
  • 点击次数: 6
    2026-10-30
    MAX74840 是一款单电源、轨到轨输出 (RRO)、结型场效应晶体管 (JFET) 输入运算放大器 (运放)。输入电压范围包括负电源电压,输出电压摆幅可达轨到轨。这样,用户就可以在低电压、单电源应用中最大限度地提高动态输入范围,而无需单独的负电压电源进行接地检测。输入 EMI 滤波器可提高信号在面对邻近开关噪声源时的鲁棒性。带宽和转换速率方面的速度随着强大的输出驱动而提高,从而改善了建立时间性能,并使这些器件能够驱动现代单端逐次逼近寄存器 (SAR) 模数转换器 (ADC) 的输入。MAX74840 的额定工作温度范围为 -40°C 至 +125°C,工作电压为 5V 至 30V,额定电压为 ±15V。MAX74840 采用 8 引脚 MSOP 封装。特性宽增益带宽乘积:典型值 8MHz高压摆率23V/μs 典型值(低到高)-18V/μs 典型值(高到低)低输入偏置电流:TA = 25°C 时为最大值 ±15pA低失调电压:TA = 25°C 时为最大值 ±10mV低失调电压漂移:典型值±4μV/°C输入电压范围包括引脚 V-轨到轨输出电磁干扰抑制比(EMIRR)在 f = 1000MHz 和 f = 2400MHz 时,典型值为 90dB。应用高输出阻抗传感器接口光电二极管传感器接口跨阻放大器ADC 驱动器精密滤波器和信号调理
热门分类
关于我们

───  公众号二维码  ───

兆亿微波商城微信公众号

兆亿微波商城www.rfz1.com是一个家一站式电子元器件采购平台,致力于为广大客户提供高质量、高性能的电子元器件产品。产品覆盖功放器件、射频开关、滤波器、混频器、功分器、耦合器、衰减器、电源芯片、电路板及射频电缆等多个领域,平台主营业务涵盖电子元器件现货销售、BOM配单及提供产品配套资料等,为客户提供一站式供应链采购服务。 

  • 品质 • 正品行货 购物无忧
  • 低价 • 普惠实价 帮您省钱
  • 速达 • 专业配送 按时按需
Copyright ©2020 - 2021 兆亿微波科技有限公司
X
1

QQ设置

    1
3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

5

电话号码管理

电话 电话 电话
010-82888379
    1
6

二维码管理

    1
返回顶部
展开