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那些年我们一起认识的RC反馈回路

专家
2013-11-26 11:16:14    评分

  关于运算放大器的使用,相信大家已经很熟悉了,对于常规的使用,运算放大器基本电路——11个经典电路http://forum.eepw.com.cn/thread/196953/1=和模拟电子兴趣小组http://forum.eepw.com.cn/thread/240207/1已经有了详细的说明。现在我针对运算放大器中常见的RC电路反馈做深入的分析。

  本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/185313.htm

  在积分电路的反馈电容C并联一电阻,则该积分电路就变形为带有增益的低通滤波器如图1:

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  依据电路,可以很方便的列出该系统的传递函数:

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  从中可以看出,该系统有一个极点,

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  由此,画出该系统的波特图,图2:

那些年我们一起认识的RC反馈回路



关键词: 放大器     积分电路     振荡频率     电位器     电容    

专家
2013-11-26 11:31:02    评分
2楼
结合波特图和传递函数,不难看出,当系统的频率低于ω1时,电容c1容抗比R2的阻抗值大的多,系统可以近似看为反相放大器,表现出来的为直流的增益,电容的作用可以看做为滤波作用。当系统工作在较高的频率上,电容c1容抗比R2的阻抗值小的多,系统可以近似看为积分电路,其在波特图上的表现为一条-20dB/十倍频的一条直线,与角频率ω的交点为那些年我们一起认识的RC反馈回路,由于该电路在特定的频率范围内可以近似为一积分电路,此时的电路为一有损耗的积分电路。因此,分析该类型的电路是,首先需知道通过该系统信号的频率范围和系统的极点处,从而达到确定系统的作用。

  本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/185313.htm

那些年我们一起认识的RC反馈回路传递函数|H|=|H直流|-3dB,此时的频率为电子电路中常见的-3dB频率点。

  再次仔细分析该系统的波特图,还可以清除的看出

  ω<ω0 :信号无衰减通过;

  ω>ω0 :信号逐渐衰减或者截断,衰减频率为-20dB/十倍频;

  由此,该系统还具有一定程度的低通滤波作用,虽然滤波的性能不是太令人满意。

  另一种RC反馈的接法为正反馈,如图3:

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  该电路为模拟电子教课书上经典的RC振荡电路:振荡信号由同相端输入,故构成同相放大器,输出电压Uo与输入电压Ui同相,其闭环电压放大倍数等于Au=Uo/Ui=1+(R4/R3)。而RC串并联选频网络在ω=ωo=1/RC时,Fu=1/3,εf=0°,所以,只要|Au|=1+(R4/R3)>3,即R4>2R3,振荡电路就能满足自激振荡的振幅和相位起振条件,产生自激振荡,振荡频率fo等于fo=1/2πRC,采用双联可调电位器或双联可调电容器即可方便地调节振荡频率。在常用的RC振荡电路中,一般采用切换高稳定度的电容来进行频段的转换(频率粗调),再采用双联可变电位器进行频率的细调。


专家
2013-11-26 11:32:15    评分
3楼

  第三种情况为负反馈回路中RC串联与c并联的情况的情况,电路如图4:

  本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/185313.htm

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  传递函数为

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  依据传递函数近似画出其波特图,图5:

那些年我们一起认识的RC反馈回路

  从波特图中水平线为中频放大倍数,由R2/R1决定。C2,C1保证开环直流增益,C1保证正高频衰减。根据闭环要求确定零点和极点的位置,从而确定电路各元件参数。一般用于具有LC输出滤波器,而滤波电容有ESR电路校正。

  小结:

  分析一系统,首先要知道系统处理信号的频率,这样,才能有针对性的选择合适的元器件和理解系统的工作状态;其次,针对特定的目的,采用特定的方法达到预定的目的。我之前看过论坛里经常会有人问,运算放大器反馈中用电容的作用,经常会有这样的回答:滤波,增加系统稳定性,积分……..,其实这都是电容的一部分作用,要向真的知道作用,还需要列出传递函数,画出近似波特图(或者由仿真软件得出),结合系统的工作频率,只有从根本上分析系统。只有这样,才能理解系统中元器件的作用,才能提高分析问题和解决问题的能力。


专家
2013-11-26 12:03:57    评分
4楼
复习了楼主提供的较详细的运放知识,谢谢。

专家
2013-11-26 13:09:49    评分
5楼
这篇文章讲的很好,其实,电路分析,是现在很多人的弱项,因为,大多数人是从数字电路开始入门的。

菜鸟
2014-02-23 23:57:04    评分
6楼
我来学习一下

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