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运放测电路电流

电流检测方案一般分低端电流检测和高端电流检测。低端电流检测的检流电阻串联到地,高端电流检测的检流电阻串联到高电压端。

下图是低端电流检测电路示意图:

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低端检测电路抬高了地电压,不如高端电流检测电路方便。

下图是高端电流检测电路:

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R19是2W检流电阻。运放的同相输入端通过电阻接R19的电流流入端。运放的反相输入端通过电阻接R19的电流流出端。通过测量R19两端的电压,然后用电压/R19,就得到整个电路的电流。

根据运放的虚短特性,得到

V+=V-;

运放的同相输入端电压由R21,R22分压得到:

V+=12V*R22/(R22+R21);

所以

V-=12V*R22/(R22+R21); 式1

根据运放的虚断特性,R15和R12的流过的电流相等。

(Vin-V-)/R15 =(V- – Vout)/R12; 式2

电路中R15=R21,R12=R22

式1代入式2,得到:

(12V-Vin) = Vout*R15/R12

R12是R15的5倍,所以VR19 = Vout/5;

Vout接单片机的ADC脚,测得电压为0.88V时,R19两端电压为0.88/5=0.176V,

流过R19的电流为0.176V/0.82欧=214mA。与实测的电流接近。

注意不能选择最大5V供电的运放,否则运放同相反相输入端电压超过5V时,运放输出电压和预想的不一样。LM358 单电源供电时电压范围为3-30V,能满足需求。

一日一图171016(二极管消除推挽电路死区)

加二极管消除推挽电路死区

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在推挽电路的两个三极管之间加上两个二极管,用来抵消两个三极管的Vbe电压,可以消除推挽电路的死区。

当没有外接信号输入时,D1,D2的中间点电压为7.5V。外接1V/1KHz信号源后,D1,D2中间的电压为信号源叠加7.5V直接偏置电压。波形如下:

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上面的波形是D1D2中间点的波形,可以看到峰峰值电压为6.5-8.5V,下面的波形是输入的信号,可以看到上面的波形就是下面的波形+7.5v偏置电压后的波形。

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一日一图170904(推挽电路交流分析)

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推挽电路当负载R3断开时,测C1输出端和C2输出端波形如下:

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两个波形完全重叠,说明Q1,Q2都没有导通,仍然是截止状态。这是因为没有R3断开,交流信号没有回路。类似于直流信号接到一个断开的电阻上,电阻断开端的电压总等于直流电压。

R3连到C2后,波形如下:

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输入信号和输出信号有0.7V压降,说明上半周Q1导通,下半周Q2导通,中间有一段死区。Q1,Q2都截止。

一日一图170825(推挽电路静态分析)

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R1,R2提供三极管偏置电压,两个三极管基极电压为7.5V。理论上,静态工作时,两个三极管都处于截止状态,Q1,Q2的e极电压为1/2V1=7.5V.三极管截止时,三极管并非完全没有电流流过,存在穿透电流Iceo,只不过非常小,从上图测试点可以看出,流过两个三极管的电流为17.5pA。所以每个三极管的VCE都会有分压。理想情况下,分压一样,Ve = 7.5V。实际上三极管的ce极电阻值不同,上图中Q2的Rec<Q1的Rce,所以Ve=7.31V。对比R3R4的分压可以看出,电流为15nA时,中间点的电压为7.5V。

为什么Q1,Q2工作在截止状态,可以用假设的方法来分析。假设Q1导通,那么Q1的E极电压为7.5-0.7=6.8V,Q1的E极有电流流过,电流要形成回路,必定会有一部分电流从Q2的E级流到B极,Q2的B极导通,那么Q2的B极电压为6.8-0.7 = 6.1V,不等于实际的7.5V。所以Q1一定不是导通的,反之也可以推出Q2不是导通的。两个管只能工作在截止状态。

一日一图170810

射极跟随器

共射极放大电路,输出电阻就是集电极所接电阻,当vo处接的负载电阻等于集电极电阻时,放大倍速比不接负载减少一半,负载越小,放大倍速越小。

射极跟随器输出阻抗低,经常接在共发射极或共基极等放大电路的后级,其目的是降低输出阻抗。可用在驱动电机或扬声器等阻抗低的负载电路上。

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射极跟随器因为没有从集电极取信号,所以没有必要在集电极接电阻,虽然接了也能工作,但是集电极电流会在电阻上产生功耗,所以不接。

负载R5=100K时,Vi vo输出波形如下:

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两个波形几乎完全重叠。

当把负载改为1K时,波形如下:

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和上图完全一样,说明改变负载不影响输出。

从电路也可以看出发射极电压仅由基极电压决定,和负载无关,可以认为射极跟随器的输出阻抗为0.

一日一图170806(加电容增加放大倍速)

增加一个电容,放大倍数增加到200倍

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不加C5前,此电路的放大倍速是R4/R3=5,加C5后,对交流信号来说,R3被C5短路,理论上放大倍速为无穷大。实际上受三极管电流放大倍速的限制。

输入交流信号改为10mv的正弦波。

测试vi,vo波形如下:

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通道A是vi,每格幅度是10mv,通道B是vo,每格幅度是2v,可以看出放大倍速是200倍

一日一图170803(共射极放大电路)

原理图如下:

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仿真波形如下:

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这是一个共射极放大电路。三极管B级波形是直流偏置电压叠加了一个1v的正弦波。是下面完整的波形。C极波形为放大的波形,可以看出波形的底部失真。失真的部分Vb>Vc,说明三极管进入了饱和状态。

调整R2阻值为15K,减少B极流入电流。波形如下:

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可以看出三极管一直工作在放大状态。波形没有失真。

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