上圖(a)中所示的反相放大電路,若輸入電阻R1取值較大,為實現電路較大增益,則反饋電阻R2會變得非常大,實裝或得到這種大阻值的電阻比較困難。
圖(b)為降低阻值的T型反饋電路,一般取R1=R11,由R12和R13決定增益,因此可見無需使用100MΩ的R2,即可以實現100倍增益。
在實際使用中一般使用可調電阻來對放大倍數進行實時可調,方便實驗調試。
需要注意的幾點:
T型放大一般適用場合增益在100倍以上。
T型放大電路會使噪聲增益變大
T型反饋電路用於反相放大電路或變形的I-V電路中
同相放大電路當中幾乎不適用這種T型反饋電路
引用自馬場清太郎著運算放大器應用電路設計
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如圖1所示將反相放大器的R2電阻用T型網絡代替。可以使用較小的電阻組合來得到更大的放大倍數。
圖1
假設,需要一個100v/V的放大倍數的反相放大器,且R1=51K,R2=R3=390K,則,可以將R4設置為可調電阻,將電阻調整為35.2K,使得放大倍數為-100.如果不使用T型網絡時,R2應該等於5100K。
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1. 反相放大電路
我們一般的放大電路,經常采用同相或者反相放大電路來實現。如下圖,給出的是一個反相放大電路。理論上,放大倍數取決於下圖 R6,R7的比值,而與運放本身的參數沒有關系。當放大倍數不太大的時候,我們可以選擇簡單的同相、反相放大電路來實現。但是當放大電路的電壓增益比較大的時候,因為存在運放的輸入電阻,輸出電阻,電阻溫漂等問題,簡單的放大電路就存在一些問題了,這時候需要調整放大電路的結構,平衡運放自身與放大電路的設計以達到更高的增益倍數。
如上圖,運放的同相位端通過下拉電阻接地,Vp = 0V,因為反向端和同向端虛短,所以 Vn = 0V。反向輸入端輸入電阻很高,虛斷,幾乎沒有電流注入和流出。我們可以把 R6 和 R7 看成是串聯關系。
放大倍數計算公式如下圖:
優點:
兩個輸入端電位始終近似為零(同相端接地,反相端虛地),只有差模信號,抗干擾能力強;
缺點:輸入阻抗很小,等於信號到輸入端的串聯電阻的阻值。
2. 同相放大電路
下圖為同相放大電路,輸出信號與輸入信號是同相,因為反相輸入端未接地,同相放大存在共模信號。
放大倍數計算公式如下,放大倍數總是大於 1。
優點:
輸入阻抗和運放的輸入阻抗相等,接近無窮大
缺點:
同相、反相放大器對比:
注:
在設計中要求放大倍數相同的情況下盡量選擇數值小的電阻配合,可以減小輸入偏置電流的影響和分布電容的影響,設計系統功耗方面,也應該考慮電阻的影響。
3. T 形網絡
對於放大電路來說,溫度漂移所引起的誤差是其靜態誤差的主要來源。減少溫度漂移誤差的主要方法,除了選擇失調漂移較小的運放以外,選用穩定性高的電阻也非常重要。但是阻值在 1MΩ 以上的電阻,穩定性都較差。出於減少溫度漂移引起的靜態誤差的考慮,希望放大電路中選用阻值較小的電阻來實現較高的增益。
下圖為 T 形網絡放大倍數計算:
T 型網絡常用於微弱信號的放大,在小信號的放大的時候,可以很好的滿足穩定性和放大倍數的要求。
參考:
自給能探測器微電流放大電路設計
運算放大器的應用之:T形電阻網絡公式的三種推導方法
基於JFET 的高精度可程控放大電路設計
運放電路:同相放大還是反相放大?
運算放大器
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