运算放大器应用实例

运算放大器应用实例运算放大器应用范围极广，常用于各种测量电路、音响电路、控制电路及报警电路等。在这些电路中，运放除主要用于比例放大器外，还用于有源滤波器、电压比较器、恒流源、加减法器等。这里举一些应用实例，供初学者参考1.桥式传感器放大电路不少传感器本身是电桥电路(如压力传感器)或接成电桥测量电路(如应变片传感器、温度传感器、气敏传感器等)。接成电桥测量电路可消除传感器的温度误差，而温度传感器接成电桥电路则是为了在测量温度最低值时，使输出为零，如图1所示。图2是一种用于电桥式传感器或桥式测量电路的差动放大器电路。输入信号的特点是有较小的差模信号(微伏级到毫伏级)，有较大(几伏)的共模信号。该放大器可以放大差模信号，但对于共模信号则有较大的抑制作用。如图2中R1=R2、R3=R4，则该放大器的输出电压Vo=R3/R1(V2－V1)=10(V2－V1)。为了补偿压力传感器的电桥不平衡(有零压输出)或应变片电桥电路的起始不平衡以及运放的输入失调压，在压力传感器无压力输入时，调10kΩ电位器，使放大器输出Vo=0即可。对于图1(b)的温度传感器则要调电位器W。为保证放大器的输出精度及共模抑制比，电阻R1～R4的精度应为1％，并采用金属膜电阻。采用电阻挑选配对工艺，其误差可进一步减小。若要求提高输入阻抗，要么采用FET输入型放大器(如CA3140)，使输入电阻增加，要么采用仪器放大器，如图3所示。A1、A2是同相放大器，所以它的输入阻抗很大。A3组成差动放大器，其增益为1(减法器)。此放大器的R1=R2，R3=R4=R5=R6，则其输出电压为：Vo=(1＋2R1/Rw)(V2－V1)。2.热释电红外报警器图4是一种热释电红外报警器的主要部分，虚线框内是热释电红外传感器，它能接收人体发射的红外线而产生一微弱的交流电压信号。由于传感器本身阻抗极高，所以其内部有一个FET组成阻抗变换器，R2是其负载电阻。信号经电容C2耦合后送入A1放大器。A1是单电源工作的，所以在同相端接R3、R5两个100kΩ电阻，使输出静态电压为4.5V。放大倍数取决于R6与R4的比值，输出的交流信号经耦合电容C5输入到第二级放大器A2，第二级增益取决于R10与R7的比值，经两级放大，其增益约4000多。A3组成比较器电路，其电压基准由R11、W、R14组成。经过放大后的红外信号经R13、C10组成的滤波器输入电压比较器反相端。无入侵者时，反相端电压大于同相端电压，输出为低电平，LED不亮。当有入侵者时，比较器反相端电压低于同相端电压时，比较器输出高电平，LED亮(报警)。若有人走动时，则输出一串脉冲。