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作者：Machinnneee 關于運算放大器的使用，相信大家已經(jīng)很熟悉了。現(xiàn)在我針對運算放大器中常見的RC電路反饋做深入的分析。 在積分電路的反饋電容C并聯(lián)一電阻，則該積分電路就變形為帶有增益的低通濾波器如圖1： 
依據(jù)電路，可以很方便的列出該系統(tǒng)的傳遞函數(shù)：
從中可以看出，該系統(tǒng)有一個極點，
由此，畫出該系統(tǒng)的波特圖，圖2：
結(jié)合波特圖和傳遞函數(shù)，不難看出，當系統(tǒng)的頻率低于ω1時，電容c1容抗比R2的阻抗值大的多，系統(tǒng)可以近似看為反相放大器，表現(xiàn)出來的為直流的增益，電容的作用可以看做為濾波作用。當系統(tǒng)工作在較高的頻率上，電容c1容抗比R2的阻抗值小的多，系統(tǒng)可以近似看為積分電路，其在波特圖上的表現(xiàn)為一條-20dB/十倍頻的一條直線，與角頻率ω的交點為
再次仔細分析該系統(tǒng)的波特圖，還可以清除的看出 ω<ω0 ：信號無衰減通過; ω>ω0 ：信號逐漸衰減或者截斷，衰減頻率為-20dB/十倍頻; 由此，該系統(tǒng)還具有一定程度的低通濾波作用，雖然濾波的性能不是太令人滿意。 另一種RC反饋的接法為正反饋，如圖3：
該電路為模擬電子教課書上經(jīng)典的RC振蕩電路：振蕩信號由同相端輸入，故構(gòu)成同相放大器，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui同相，其閉環(huán)電壓放大倍數(shù)等于Au=Uo/Ui=1+(R4/R3)。而RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡在ω=ωo=1/RC時，F(xiàn)u=1/3,εf=0°，所以，只要|Au|=1+(R4/R3)>3,即R4>2R3,振蕩電路就能滿足自激振蕩的振幅和相位起振條件，產(chǎn)生自激振蕩，振蕩頻率fo等于fo=1/2πRC，采用雙聯(lián)可調(diào)電位器或雙聯(lián)可調(diào)電容器即可方便地調(diào)節(jié)振蕩頻率。在常用的RC振蕩電路中，一般采用切換高穩(wěn)定度的電容來進行頻段的轉(zhuǎn)換(頻率粗調(diào))，再采用雙聯(lián)可變電位器進行頻率的細調(diào)。 第三種情況為負反饋回路中RC串聯(lián)與c并聯(lián)的情況的情況，電路如圖4：
傳遞函數(shù)為
依據(jù)傳遞函數(shù)近似畫出其波特圖，圖5：
從波特圖中水平線為中頻放大倍數(shù)，由R2/R1決定。C2，C1保證開環(huán)直流增益，C1保證正高頻衰減。根據(jù)閉環(huán)要求確定零點和極點的位置，從而確定電路各元件參數(shù)。一般用于具有LC輸出濾波器，而濾波電容有ESR電路校正。 小結(jié)： 分析一系統(tǒng)，首先要知道系統(tǒng)處理信號的頻率，這樣，才能有針對性的選擇合適的元器件和理解系統(tǒng)的工作狀態(tài);其次，針對特定的目的，采用特定的方法達到預定的目的。我之前看過論壇里經(jīng)常會有人問，運算放大器反饋中用電容的作用，經(jīng)常會有這樣的回答：濾波，增加系統(tǒng)穩(wěn)定性，積分……..，其實這都是電容的一部分作用，要向真的知道作用，還需要列出傳遞函數(shù)，畫出近似波特圖(或者由仿真軟件得出)，結(jié)合系統(tǒng)的工作頻率，只有從根本上分析系統(tǒng)。只有這樣，才能理解系統(tǒng)中元器件的作用，才能提高分析問題和解決問題的能力。 |
