用作积分器的运算放大器
时间:04-18 09:16 阅读:1039次
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简介:本文介绍 了电阻器用作增益调整设置元件进行运算放大用作在电路中
在本系列第一篇文章“运算放大器—基本构建块”(下方有链接)中,通过将电阻器用作增益调整设置元件,建立起了在DC情况下运算放大器(op amp)的传输函数。在一般情况下,这些元件均为阻抗,而阻抗中可能会包含一些电抗元件。下面来看一下图1所示的这种一般情况。
图1运算放大器反馈的一般情况
使用这些项重写本系列第一篇文章所得的结果后,传输函数为:
增益= V(out)/V(in)= - Zf/Zi
在图2所示电路的稳定状态下,该结果减小至:
V(out) = -V(in)/2πfRiCf
其适用于稳定状态下正弦波信号。
图2配置为积分器的运算放大器
正如最初所做的分析那样,流入求和节点的电流必须等于流出该节点的电流。换句话说,流经Ri的电流必须等于流经Cf的电流。这种情况可以表述为下列传输函数:
利用该传输函数,我们便可以得到一款普通积分器。由于积分中包含了该运算放大器的DC误差项,因此该电路通常不会在直接信号链中使用。但是,在控制环路中,其作为一种功能强大的电路得到了广泛使用。
请回顾本系列第5部分“仪表放大器介绍”(下方有链接)所述的仪表放大器。在许多高增益应用中,虽然与DC值没有丝毫关系,但INA的电压偏移还是缩小了有效动态范围。
图3使用积分器归零偏移
图3显示了积分器的一种理想应用。来自INA和信号源的输入DC偏移电压均出现在输入端,并被INA增益倍乘。该电压出现在积分器输入端。运算放大器积分器进行驱动以使反相输入与非反相输入相等(这种情况下,非反相输入为接地(GND)),这样一来INA的电压偏移被消除了。这种应用让电路看起来像是一个单极高通滤波器。截止频率的情况如下:
当Ri =1 MΩ且Cf = 0.1μF时,截止频率为1.59 Hz。电路的DC偏移被降至运算放大器的Vos。
在一些单电源应用中,将运算放大器的非反相输入偏置为GND以上是必需的。积分器是一种反相电路,因此正输入信号会尽力将输出驱动至负电源轨GND以下。出现在运算放大器非反相输入端的偏置电压为INA输出时将维持零输入的电压。