從零學(xué)運(yùn)放—17運(yùn)放開發(fā)板差分放大電路仿真

我們今天做下孝凌，差分放大相關(guān)幾個(gè)常用電路的仿真难礼。

1、差分放大陷遮，雙電源供電直流信號(hào)

仿真圖下

只要涉及到雙電源供電，直流信號(hào)相對(duì)來說很容易的垦江，左邊輸入10mV信號(hào)帽馋，我們看下仿真。

我們輸入的反相端是10mV比吭，同相端是0伏绽族，因?yàn)榉聪喽说碾妷焊撸运敵龅氖秦?fù)壓衩藤，然后放大10倍吧慢，那么理論應(yīng)該是負(fù)100mV的輸出，但是我們看到是負(fù)67.158毫伏赏表，為什么呢检诗？來我們把仿真電路變化一下，如下圖瓢剿。

這里我們把反相輸入端和同相輸入端同時(shí)輸入相等的直流信號(hào)看下逢慌。仿真結(jié)果如下圖

我們看到，在輸入信號(hào)相等時(shí)间狂，我們的輸出還有35.891mV的輸出攻泼，這個(gè)輸出結(jié)果是由于我們運(yùn)放自身的失調(diào)電壓放大導(dǎo)致的結(jié)果，LMV821系列的芯片失調(diào)電壓在1mV—5mV之間的，所以從這個(gè)放大出來的結(jié)果看，失調(diào)電壓處在3.5mV這個(gè)位置左右茧泪。

那么我們上邊的負(fù)壓其實(shí)就是受這個(gè)失調(diào)電壓的影響，那么我們可以知道上邊是-67.158只搁，如果再加上這個(gè)偏置電壓導(dǎo)致的誤差也就是100mV左右了音比。當(dāng)然這其中還有偏置電流的誤差參雜在里邊俭尖。注意失調(diào)電壓是導(dǎo)致放大結(jié)果增大。

我們可以下去分別把相應(yīng)的端增大或者降低洞翩，不過差值放大出來的必須要小于我們的電源軌稽犁，也就是輸入輸出必須有個(gè)范圍的。

2骚亿、差分放大已亥，單電源供電直流信號(hào)

這個(gè)電路跟前面電路的差異就是電源上的差異，前面的是正負(fù)雙電源来屠，這個(gè)是5伏的單電源虑椎，那么這里就要注意了震鹉，一定要保證負(fù)相端電壓不能高于正相端電壓，運(yùn)放才能輸出捆姜，因?yàn)槭菃坞娫垂╇娐锎海遣荒茌敵鲐?fù)壓的。

仿真電路如下泥技。

下圖是仿真結(jié)果浆兰，10mV的差分放大

結(jié)果是132毫伏往上，那么這個(gè)32毫伏主要是因?yàn)檫\(yùn)放自身的失調(diào)電壓被放大導(dǎo)致的珊豹。一定要注意簸呈，這里同相端輸入必須大于反相端，否則是沒有輸出的店茶，因?yàn)槭菃坞娫垂╇娡杀恪４蠹铱梢韵氯ピ囋嚒?/p>

3、差分放大贩幻，雙電源供電交流信號(hào)

這個(gè)電路跟前邊的電路區(qū)別就是玩裙，兩個(gè)耦合電容的加入，我們來看下段直，下邊是仿真電路吃溅。

這里我們反相端是個(gè)20mV的輸入，同相端是100mV的輸入鸯檬，那么差值是80mV决侈，放大10倍，那就是800mV這樣一個(gè)理論值喧务，我們看下實(shí)際波形赖歌。

我們看到實(shí)際輸出是798mV左右，這個(gè)誤差還是蠻小的功茴，因?yàn)槭请p電源供電的庐冯，所以說同相端可以比反相端大，反相端也可以比同相端大坎穿，這個(gè)都沒有關(guān)系的展父。

這個(gè)電路跟前兩個(gè)電路單電源直流信號(hào)和雙電源直流信號(hào)區(qū)別就是多了兩個(gè)耦合電容進(jìn)來，其它沒有區(qū)別（還有一個(gè)區(qū)別信號(hào)源不一樣）玲昧。

4栖茉、差分放大，單電源供電交流信號(hào)

仿真電路圖如下

那么我們這里犧牲了一路運(yùn)放孵延，來給同相端提供了一個(gè)偏置電壓源吕漂，這個(gè)的好處是1、做了隔離尘应，2惶凝、降低了輸入阻抗的影響吼虎。同樣同相端給100mV，反相端給20mV我們來看下波形苍鲜。

圖中恰好有個(gè)2.5伏的偏置點(diǎn)鲸睛，因?yàn)橐粋€(gè)Div是1伏，那么靜態(tài)工作點(diǎn)恰好在這個(gè)2.5伏上坡贺。放大后的值是796mV官辈，差不多也是800mV稍微有那么一點(diǎn)誤差。R4下邊我們給了一個(gè)2.5伏遍坟，就是說它是單電源供電拳亿，進(jìn)來之后讓這個(gè)信號(hào)工作電源的中間，我們是5伏供電愿伴，我們讓他工作在2.5伏肺魁，那么這個(gè)2.5伏怎么去給？是通過兩個(gè)電阻分壓隔节，經(jīng)過一個(gè)跟隨器這樣給到R4這一端鹅经。

有人會(huì)問不用跟隨器可不可以，那我們來測試下怎诫。仿真電路如下圖

誒瘾晃！我們發(fā)現(xiàn)，我們不加跟隨也是可以的幻妓。但是我們?cè)趯?shí)際的工作中蹦误，最好加跟隨，因?yàn)榧痈S是肯定最好的方式肉津。

那么如果通過電阻分壓給偏置强胰，如果是反饋那一端的話，一定要加跟隨的妹沙，如果兩個(gè)電阻分壓供給反相端偏置偶洋，這兩個(gè)電阻分壓出來的內(nèi)阻會(huì)參與到網(wǎng)絡(luò)中，增益會(huì)無法計(jì)算距糖，所以說我們?cè)谌魏螘r(shí)候玄窝，要有意識(shí)的把跟隨加上。

一個(gè)典型的例子就是我們?cè)谕喾糯笊隹穑瑔坞娫垂╇娊涣餍盘?hào)電路2反饋端提供的偏置電壓就必須用跟隨器來提供哆料。

5、可以做的測試

以上就是我們板子上電路的仿真課程吗铐。

接下來說下我們?cè)诎遄訉?shí)際測試的時(shí)候我們可以測試的一些內(nèi)容。

1杏节、對(duì)運(yùn)放電源供電紋波的測試唬渗，我們拿同相放大雙電源供電直流信號(hào)電路來說下典阵。我們可以測下如下圖兩點(diǎn)的紋波做下對(duì)比。

在實(shí)際測試中呢镊逝，電源沒有經(jīng)過RC濾波之前電源紋波大概是40mV壮啊，經(jīng)過RC濾波之后是8mV。電源負(fù)端我們也可以去測下撑蒜，對(duì)紋波做個(gè)比較歹啼。

2、我們實(shí)際去理解下座菠，什么叫虛短和虛斷狸眼。我們實(shí)際的測試一下反相端和同相端的電壓。如下圖點(diǎn)位

就是說經(jīng)過實(shí)際的測試浴滴，這兩個(gè)端的電壓是大概的相近的拓萌，不是完全相等的。就是說器件它是相近的值不是完全相等的值升略。就是說我們經(jīng)過實(shí)際的測試來理解下虛短概念微王。

3、測試下運(yùn)放的失調(diào)電壓品嚣，那怎么測呢炕倘？我們還是以上邊電路為例。同相端電阻（9.1K）接地（這個(gè)電阻就是替換R3就可以）翰撑，把C5電容去掉激才，R13斷開，然后我們?nèi)タ聪峦ㄟ^這個(gè)電阻下拉接地额嘿，放大10倍的話瘸恼，輸出電壓為多少？如下圖

然后輸出電壓假如是30mV的話册养，放大10倍东帅，那么30/10,那么失調(diào)電壓就是3mV，我們測下實(shí)際的值跟芯片手冊(cè)做個(gè)對(duì)比球拦。

4靠闭、我們做一個(gè)增益帶寬積的測試，這里我們用同相放大坎炼，雙電源供電交流信號(hào)這個(gè)電路愧膀。我們放大倍數(shù)是10倍，固定一個(gè)信號(hào)谣光，比如我們固定100mVpp檩淋，我們?nèi)プ冾l率1K10K 100K 1M然后我們?nèi)タ矗挡蛔兲呀穑l率在變?nèi)缓罂摧敵鲶霸茫缓笫裁磿r(shí)候它會(huì)失真媚朦，然后和手冊(cè)做對(duì)比。

6日戈、項(xiàng)目分享

6.1询张、項(xiàng)目1

12伏檢測電路，對(duì)于大的直流信號(hào)沒有要求浙炼，那么我們可以用LMV358這個(gè)芯片份氧。

12伏通過電阻R103和R104進(jìn)行分壓進(jìn)入運(yùn)放，分成2伏然后給運(yùn)放同相端做個(gè)跟隨弯屈，然后直接輸入給單片機(jī)采集蜗帜，因?yàn)檫@個(gè)358芯片它其實(shí)是2通道的，還有一路這里做了兼容季俩，把ADC_IN1給到另一路運(yùn)放钮糖，然后做一個(gè)差分放大，其實(shí)是沒有放大應(yīng)該算是抑制共模干擾酌住。然后輸給單片機(jī)的另一個(gè)腳店归。這個(gè)對(duì)初學(xué)者還是比較難的，第一個(gè)是同相放大器酪我，第二個(gè)是差分放大器消痛。

這里的TVS管加不加都是沒有關(guān)系的（D18），因?yàn)楣╇娋?.3伏都哭，單片機(jī)輸入引腳也是可以達(dá)到3.3伏的秩伞，而且這種管子容易壞，但是加是有好處的欺矫，如果輸入端R104漏焊了纱新，那么這個(gè)12伏就進(jìn)到運(yùn)放了，不僅壞了芯片穆趴，單片機(jī)也會(huì)燒毀的脸爱。

6.2、項(xiàng)目2

如果大家做過工控儀表的話未妹，這個(gè)電路可能會(huì)用的到簿废，箭頭處框出是一個(gè)產(chǎn)生恒流源電路，產(chǎn)生一個(gè)0.5mA的恒流源络它，其實(shí)像我們?cè)诠ぷ髦凶迕剩热珉妷恨D(zhuǎn)電流這種形式是比較多的。

這個(gè)電壓轉(zhuǎn)電流的電路是常用的化戳，它是從差分放大電路演變過來的单料。

7、電壓電流轉(zhuǎn)換電路

這里的RL反饋電阻變成了負(fù)載，它的電流就是IN的輸入電壓除以RS這個(gè)電阻就是這個(gè)電路的恒流看尼。但是這種類型的幾乎不用的递鹉，缺點(diǎn)就是負(fù)載浮地盟步。

這是反相的電壓電流轉(zhuǎn)換電路藏斩。RL反饋電阻變成了負(fù)載，就是說流過這個(gè)負(fù)載的恒流是輸入電壓除以RS電阻就是流過RL負(fù)載上的電流却盘，那么怎么計(jì)算呢狰域？

還是通過虛短和虛斷，我們同相端0伏黄橘，反相端也是0伏兆览，RS和RL中間點(diǎn)電壓也是0伏，然后流過RS和RL(負(fù)載電阻)上的電流是一樣的塞关。我們求出RS上電流也就求出了RL上的電流抬探，也就是這個(gè)電路上的恒流。

這種電壓轉(zhuǎn)電流轉(zhuǎn)換電路帆赢，對(duì)我們分析電路是非常有幫助的小压。這種電路用的也特別少。

到此本章內(nèi)容結(jié)束椰于！