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放大器原理

运算放大器的工作原理是什么?什么叫做数字功放它的电路原理是什么

admin admin 发表于2022-08-16 18:01:46 浏览94 评论0

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视运算放大器的输入端ui和输出端uo为杠杆两端,运算放大器的工作原理是什么运算放大器工作原理是什么,运算放大器的工作特性由uo=A×(u+-u-)来决定,运算放大器的原理此图是运算放大器电路图,直接根据电源电压及输出功率选用相应的数字功放IC即可,实际中运算放大器的开环增益并不是无穷大,数字功放的基本工作原理▲ 数字功放原理框图,运算放大器对应的类型如图(A)的杠杆原理。

运算放大器的工作原理是什么

运算放大器工作原理是什么?

在模拟集成电路和控制领域常用到的电子器件之一就是运算放大器,在学习的时候对它的理解就是局限于公式推导。在电路调试过程中,遇到调试不顺畅时,有时师傅说增大某某电阻或减小某某电容试试,这种办法有时还真管用,可是不知其精髓,就知道能应急。

运算放大器的原理
此图是运算放大器电路图,计算和分析此电路。假设此运算放大器的开环放大倍数A=∞、电压约±13V,而饱和输出电压约Uo=±12V。规定此图反馈节点为1。图中的R1、RF分别为1kΩ、2kΩ。R2为平衡电阻,ui=+3V。动态过程:设初始状态uo=0,当ui=+3V时,节点1电压为正,由uo=A×(u+-u-),得uo=A×(0-u1)=-12V。假设此时节点1电压为负,由uo=A×(u+-u-),得uo=A×(0-u1)=+12V。于是uo的电压从-12V到+12V过渡,经过-6V时则u1趋向于零,且满足uo=A×(u+-u-)。因为A很大,所以可稳定在-6V。

当某时刻uo受扰动uo变为-6(+),则u1趋向于0(+),由uo=A×(u+-u-),则uo趋向于-12V,输出减小,当uo达到-6(-)时,则u1趋向于0(-),由uo=A×(u+-u-),则uo趋向于+12V,输出增大,最终维持在-6V,达到动态平衡。由此可见,运算放大器的工作特性由uo=A×(u+-u-)来决定,可将此式视为运算放大器的本质公式,其本质就是差分放大。即输入增大,输出反相增大,同理可得,输入减小,输出反相减小。类似小时候玩的跷跷板,一头翘起另一头下降,于是引出了运算放大器的杠杆原理。在运算放大器的线性区,视运算放大器的输入端ui和输出端uo为杠杆两端,视杠杆支撑点为u1,如图所示(A)。
输入、输出与阻抗值(臂长)成正比,把此现象叫运算放大器的杠杆原理。对于此图来说,输入增大,输出反相增大,可理解为滞后180°。而现实中用到的运算放大器开环增益并不是无穷大,一般情况约10^5。 -放大器原理

当运算放大器进入饱和区工作时,此时输入ui、参考点u1视为杠杆的两端,而输出uo视为杠杆的支撑点,如图所示(B)。

输入与参考
点电压u1成正比,视为运算放大器的杠杆原理。一般情况下,运算放大器对应的类型如图(A)的杠杆原理,比较器类型的对应如图(B)的杠杆原理。

实际中运算放大器的开环增益并不是无穷大,而是约为10^5,其中速度与精度的要求往往相互矛盾。高速度要求的是高单位增益频率,而高精度要求的是高直流增益,因此在同一个运算放大器要实现高速度和高精度难度大。由于某些运算放大器的频率特性并不是很好,在中高频时其开环增益有限,由其本质公式可知,得知其“虚短“效果不佳,故开环增益越大,则调节器就精准。-放大器原理

什么叫做数字功放它的电路原理是什么

数字功放,又称开关功放、D类功放或丁类功放。数字功放工作时先将音频信号转换成“0”、“1”这类数字信号,经功率放大后再还原为模拟信号驱动扬声器工作。由于电路工作于开关状态,因此具有很高的效率,一般可达90%以上,并且失真小,动态范围宽,在较低的电源电压下即可输出较大的功率。-放大器原理

数字功放的基本工作原理

数字功放原理框图。

数字功放一般由脉冲发生器、PWM电路、开关放大器及解调器等几部分组成。脉冲发生器产生一个占空比为50%的方波信号,音频信号从Vin端输入,对脉冲发生器输出的方波信号进行脉冲宽度调制,这样即可得到脉宽与输入音频信号幅度成正比的调宽脉冲信号。此信号经开关放大器放大(功率管工作于开关状态)后,再经低通滤波器解调即可驱动扬声器工作,这就是数字功放的基本工作原理。实际中的数字功放电路比这个还要复杂一些,不过现在市场上有很多物美价廉的数字功放IC,想制作数字功放一般没必要再采用复杂的三极管分立元件来制作,直接根据电源电压及输出功率选用相应的数字功放IC即可。下面我们介绍一款物美价廉的立体声数字功放电路,在5V电压下,输出功率即可达到2x3W。-放大器原理

立体声数字功放电路

PAM8403立体声数字功放电路原理图。

PAM8403是一款常用的低压立体声数字功放IC,其工作电压范围为2.5~5.5V,可以采用单节18650锂电池或5V手机充电器供电,效率不低于90%。在电源电压为5V,扬声器为4Ω时,输出功率可达2x3W。-放大器原理

PAM8403采用SOP-16封装,其7脚和10脚分别为左右声道输入端,1脚和3脚为左声道输出端,14脚和16脚为右声道输出端。▲ PAM8403数字功放板。

上图为成品的PAM8403数字功放板,其使用方法很简单,在+、-接入3~5V的电源电压,音频输入端接入立体声音频信号,两个输出端接4Ω或8Ω扬声器即可工作。

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