運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)作為電子電路中關(guān)鍵的信號(hào)處理元件,其反饋回路的設(shè)計(jì)對(duì)于電路性能起著至關(guān)重要的作用。在某些運(yùn)放反饋回路中,會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管,這一結(jié)構(gòu)看似簡(jiǎn)單,卻蘊(yùn)含著巧妙的設(shè)計(jì)意圖,對(duì)電路的行為和特性產(chǎn)生著多方面的影響。
運(yùn)算放大器(op-amp)一直是最成功的集成電路之一。一種具有高增益的差分放大器,差分輸入和單輸出使這種小型、廉價(jià)的 IC 能夠在各種應(yīng)用中使用負(fù)反饋,其中其增益(比兩個(gè)輸入之間的差值高數(shù)十萬(wàn)倍) )、帶寬以及輸入和輸出阻抗由外部電路設(shè)置。
在電子電路設(shè)計(jì)中,運(yùn)算放大器(簡(jiǎn)稱運(yùn)放)作為核心組件,廣泛應(yīng)用于信號(hào)處理、放大及濾波等領(lǐng)域。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,常會(huì)遇到采樣電壓超過(guò)運(yùn)放供電電壓的情況,這不僅影響運(yùn)放的正常工作,還可能導(dǎo)致電路損壞。
運(yùn)算放大器將是下述內(nèi)容的主要介紹對(duì)象,通過(guò)這篇文章,小編希望大家可以對(duì)運(yùn)算放大器的相關(guān)情況以及信息有所認(rèn)識(shí)和了解,詳細(xì)內(nèi)容如下。
一直以來(lái),比較電路都是大家的關(guān)注焦點(diǎn)之一。因此針對(duì)大家的興趣點(diǎn)所在,小編將為大家?guī)?lái)比較電路的相關(guān)介紹,詳細(xì)內(nèi)容請(qǐng)看下文。
運(yùn)算放大器最初是為模擬數(shù)學(xué)計(jì)算而開(kāi)發(fā)的,從那時(shí)起,它們已被證明在許多設(shè)計(jì)應(yīng)用中是有用的。正如我的教授所說(shuō),運(yùn)算放大器是算術(shù)電壓計(jì)算器,它們可以使用求和放大器電路對(duì)兩個(gè)給定電壓值進(jìn)行加法運(yùn)算,并使用差分放大器對(duì)兩個(gè)電壓值進(jìn)行差分運(yùn)算。除此之外,運(yùn)算放大器也通常用作反相放大器和非反相放大器。
在電子學(xué)中,波形主要是根據(jù)電壓和時(shí)間繪制的。信號(hào)的頻率和幅度可以根據(jù)電路的不同而變化。波形有很多種,如正弦波、方波、三角波、斜波、鋸齒波等。我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了正弦波和方波發(fā)生器電路。現(xiàn)在,在本教程中,我們將向您展示如何使用運(yùn)算放大器和555定時(shí)器IC設(shè)計(jì)具有可調(diào)增益和波直流偏置的鋸齒波發(fā)生器電路。
蠟燭自古以來(lái)就有很大的用途,甚至在愛(ài)迪生提出燈泡的想法之前,蠟燭就一直在夜間為人類指引方向。今天,從教堂到廚房,蠟燭不僅在需要時(shí)提供照明,而且增加了美學(xué)并提供了一種溫暖的感覺(jué)。雖然普通的蠟燭可以正常工作,但它們很快就會(huì)融化,使這個(gè)地方變得骯臟,有時(shí)如果無(wú)人看管,它也會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)危險(xiǎn)。所以,在本教程中,我們將使用一些簡(jiǎn)單的電子產(chǎn)品和LED制作無(wú)焰電子蠟燭。此外,這款智能蠟燭將在夜間或黑暗時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟,并在白天自行關(guān)閉。它與我們以前在許多黑暗探測(cè)器電路中使用的概念相同:
我們可以將音量計(jì)視為均衡器,它存在于音樂(lè)系統(tǒng)中。其中我們可以看到燈光(LED)的舞蹈,根據(jù)音樂(lè),如果音樂(lè)是響亮的,均衡器達(dá)到其峰值,在低音樂(lè)它保持低。我們還建立了一個(gè)音量計(jì)或VU計(jì),在MIC, OP-AMP和LM3914的幫助下,根據(jù)聲音的強(qiáng)度發(fā)光LED,如果聲音低,較小的LED會(huì)發(fā)光,如果聲音高,更多的LED會(huì)發(fā)光,最后檢查視頻。VU儀表還可以作為體積測(cè)量設(shè)備。
光柵欄電路用于檢測(cè)在特定區(qū)域內(nèi)是否存在任何人或物體。光柵欄電路的檢測(cè)范圍約為1.5 ~ 3米。使用LDR和運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)電路非常簡(jiǎn)單。這種便攜式電路可以與常用的9V電池一起順利工作,蜂鳴器產(chǎn)生的報(bào)警聲音足夠大,可以檢測(cè)到人,車輛或物體的存在。
Howland電流泵是由麻省理工學(xué)院的Bradford Howland教授于1962年發(fā)明的。它由一個(gè)運(yùn)算放大器IC和一個(gè)平衡電阻器橋組成,即使負(fù)載電阻值發(fā)生變化,也能在負(fù)載下保持恒定的電流值。在這里,我們將通過(guò)在硬件上構(gòu)建Howland電流源來(lái)了解其基本工作原理和電路。
大多數(shù)模擬電子電路需要雙電源軌以實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)钠胶膺\(yùn)行;這在設(shè)計(jì)運(yùn)算放大器電路時(shí)尤為重要。在A/D轉(zhuǎn)換器、運(yùn)算放大器和比較器等數(shù)字系統(tǒng)中也需要負(fù)電源電壓。在所有這些情況下,電流需求將是低的,但是如果我們使用大量的分立和集成電路組件,產(chǎn)生這樣的-5V電源通常是昂貴和低效的。因此,在本教程中,我們將學(xué)習(xí)如何構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的低電流雙5V電源電路,可以從我們的USB端口供電。同樣,我們之前已經(jīng)構(gòu)建了+12V和-12V雙電源電路。
正如我們?cè)S多人所知,集成電路或IC是許多小電路在一個(gè)小封裝中的組合,它們一起執(zhí)行命令任務(wù)。像運(yùn)算放大器或555定時(shí)器IC是由許多晶體管、觸發(fā)器、邏輯門和其他組合數(shù)字電路組合而成的。類似地,觸發(fā)器可以通過(guò)使用邏輯門的組合來(lái)構(gòu)建,邏輯門本身可以通過(guò)使用幾個(gè)晶體管來(lái)構(gòu)建。
保護(hù)電路對(duì)于任何電子設(shè)計(jì)的成功至關(guān)重要。在我們之前的保護(hù)電路教程中,我們?cè)O(shè)計(jì)了許多基本的保護(hù)電路,可以適應(yīng)您的電路,即過(guò)壓保護(hù),短路保護(hù),反極性保護(hù)等。除了這個(gè)電路列表之外,在本文中,我們將學(xué)習(xí)如何使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)和構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)流保護(hù)電路。
在電壓控制電流源電路中,顧名思義,輸入端的少量電壓將按比例控制輸出負(fù)載的電流。這種類型的電路通常用于電子驅(qū)動(dòng)電流控制器件,如BJT,可控硅等。我們知道,在BJT中,流過(guò)晶體管基極的電流控制著晶體管閉合的程度,這種基極電流可以由許多類型的電路提供,一種方法是使用這種電壓控制電流源電路。你也可以檢查恒流電路,它也可以用來(lái)驅(qū)動(dòng)電流控制設(shè)備。
電流源和電流匯是電子設(shè)計(jì)中使用的兩個(gè)主要術(shù)語(yǔ),這兩個(gè)術(shù)語(yǔ)決定了有多少電流可以離開(kāi)或進(jìn)入終端。例如,典型8051單片機(jī)數(shù)字輸出引腳的吸收電流和源電流分別為1.6mA和60uA。這意味著引腳在高電平時(shí)可以提供(源)高達(dá)60uA,在低電平時(shí)可以接收(接收器)高達(dá)1.6mA。在我們的電路設(shè)計(jì)過(guò)程中,我們有時(shí)必須建立我們自己的電流源和電流吸收電路。在上一篇教程中,我們使用普通運(yùn)算放大器和MOSFET構(gòu)建了一個(gè)電壓控制的電流源電路,可用于向負(fù)載提供電流,但在某些情況下,我們需要電流吸收選項(xiàng)而不是源電流。
在設(shè)計(jì)電子電路時(shí),有很多情況下電路需要不同值的電壓和電流源。例如,在為運(yùn)算放大器設(shè)置預(yù)設(shè)電壓時(shí),通常使用電位分壓器電路來(lái)獲得所需的電壓值。但是如果我們需要一個(gè)特定的電流值呢?與分壓器類似,還有一種電路叫做電流分壓器,它可以用來(lái)將閉合電路中的總電流分成幾個(gè)。因此,在本教程中,我們將學(xué)習(xí)如何使用電阻方法(僅使用電阻)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的分流電路。請(qǐng)注意,也可以使用電感器來(lái)制作電流分壓器,兩者的工作原理是相同的。
函數(shù)發(fā)生器或波形發(fā)生器是電子學(xué)的一個(gè)組成部分,用于產(chǎn)生各種波形,如正弦波、方波、鋸齒波等。我們已經(jīng)設(shè)計(jì)了正弦波產(chǎn)生電路、方波產(chǎn)生電路和鋸齒波產(chǎn)生電路。現(xiàn)在,在本教程中,我們將向您展示如何使用運(yùn)算放大器和一些基本組件設(shè)計(jì)三角形波形發(fā)生器電路。
整流器是將交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)的電路。交流電總是隨時(shí)間改變其方向,而直流電卻一直朝一個(gè)方向流動(dòng)。在典型的整流電路中,我們使用二極管將交流電整流為直流電。但是這種整流方法只能在電路輸入電壓大于二極管正向電壓(通常為0.7V)的情況下使用。我們之前解釋了基于二極管的半波整流器和全波整流器電路。
在現(xiàn)代世界,我們幾乎在每一個(gè)電子產(chǎn)品中都使用電池,從手持手機(jī)、數(shù)字溫度計(jì)、智能手表到電動(dòng)汽車、飛機(jī)、衛(wèi)星,甚至是在火星上使用的機(jī)器人漫游者,其電池續(xù)航時(shí)間約為700個(gè)太陽(yáng)(火星日)??梢钥隙ǖ卣f(shuō),如果沒(méi)有這些電化學(xué)存儲(chǔ)裝置,也就是電池的發(fā)明,我們所知道的世界就不會(huì)存在。有許多不同類型的電池,如鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池等。隨著技術(shù)的進(jìn)步,我們看到鋰空氣電池、固態(tài)鋰電池等新型電池的發(fā)明,它們具有更高的儲(chǔ)能容量和更高的工作溫度范圍。在之前的文章中,我們已經(jīng)詳細(xì)討論了電池及其工作原理。在本文中,我們將學(xué)習(xí)如何使用運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的12V電池充電電平指示器。