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1nnocent

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发表于2021-4-6 15:57 只看该作者
 

单电源V-I变换运放的最小输入电压与负载有关 [复制链接]

 
本帖最后由 1nnocent 于 2021-4-9 09:08 编辑

原理图如下：

单电源运放输入如果不是轨对轨的，运放是没有办法输入接近零电位的信号的，

OPA547不是轨对轨的运放，所以这里测试时输入的单极性正弦波信号的低电平为200mV（负载30欧姆），

负载改变时能输入的最小低电平也会跟着改变（负载越小，输入“零信号”的能力越差），

将输出短路时，能输入的低电平为400mV左右，这是什么原因呢？

J2是输入端口，J3输出端口负载串接在此端口中

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maychang
本帖最后由 maychang 于 2021-4-9 10:07 编辑 1nnocent 发表于 2021-4-9 09:24 1、那这种输入和输出有一个不是轨对轨的芯片在实际使用时，也只能当成输入和输出都非轨对轨来用？ 2、 ... 『2、如果在同一个输入信号时，输出如果收到了限制，通过信号源给输入信号加一个很小的直流偏置再配合合理的放大倍数，是否就可以使用到输入轨对轨但输出非轨对轨的特性了（就是有一个情况达到输出刚好不被限制）？】 是的。 但若要求零输出对应零输入，那么在输出端就要另加偏置，让输入端的偏置经放大后再偏回来。这样，就不如使用双电源方便了。   详情 回复 发表于 2021-4-9 10:02
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maychang

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发表于2021-4-7 14:34 只看该作者
 
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maychang

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发表于2021-4-7 14:54 只看该作者
 
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maychang

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来自 9楼
发表于2021-4-7 14:56 只看该作者
 
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1nnocent
1、那这种输入和输出有一个不是轨对轨的芯片在实际使用时，也只能当成输入和输出都非轨对轨来用？ 2、如果在同一个输入信号时，输出如果收到了限制，通过信号源给输入信号加一个很小的直流偏置再配合合理的放大倍  详情 回复 发表于 2021-4-9 09:24
 
 
 
 
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Jacktang

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沙发
发表于2021-4-6 17:04 只看该作者
 

单电源某些情况要加偏置电压

与负载也有关系

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maychang

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板凳
发表于2021-4-6 17:18 只看该作者
 

运放输出也不是轨到轨的。负载电阻越小，输出电流越大，输出摆动幅度就越小。

图中J3短路时，运放的负载只剩R4～R7并联，为6欧。此时输出摆动幅度最小。再注意到J3短路时，运放就是个电压跟随器，其同相输入端的最小低电平就是输出摆动幅度的低点(谷点)。

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1nnocent
【负载电阻越小，输出电流越大，输出摆动幅度就越小。】 这个是一个V-I变换，输出电流跟负载电阻没有关系， 这个的问题是在输出相同的电流时，随着负载的减小，输入的正弦波需要相应地加大 单极性正弦波 输入  详情 回复 发表于 2021-4-7 09:01
 
 
 
 
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1nnocent

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 楼主| 发表于2021-4-7 09:01 只看该作者
 
本帖最后由 1nnocent 于 2021-4-7 09:04 编辑
maychang 发表于 2021-4-6 17:18 运放输出也不是轨到轨的。负载电阻越小，输出电流越大，输出摆动幅度就越小。 图中J3短路时，运放的负载 ...

【负载电阻越小，输出电流越大，输出摆动幅度就越小。】

这个是一个V-I变换，输出电流跟负载电阻没有关系，

这个的问题是在输出相同大小的电流时，随着负载的减小，输入的正弦波需要相应地加大 单极性正弦波 输入信号的直流偏置，不加偏置的话输出负载上的信号波形是削低失真的。

输入信号是由信号源提供，单极性的正弦波（所以输出的电流中也会有交流分量和直流分量）

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gmchen
“这个是一个V-I变换，输出电流跟负载电阻没有关系” 但是输出电压与负载电阻是有关系的！ 从运放输出的角度来看，这是一个同相电压放大器，负载电阻越小则电压放大倍数越小。而运放的输出电压的下  详情 回复 发表于 2021-4-9 08:42
se7ens
应该是你减小负载的时候抬高了静态工作点Q 导致运放很容易出现饱和失真，类似你说的负载波形是削低失真的 同时为了抬高了静态工作点，需要增大基极电流，所以输入信号的幅度也要增大    详情 回复 发表于 2021-4-7 15:06
maychang
由上面叙述，楼主首帖的问题是该运放输出不能轨到轨，存在输出最小值所引起的。  详情 回复 发表于 2021-4-7 14:56
maychang
为计算方便起见，假定该运放输出最低电压只能到比电源负端高0.4V。 在J3处负载电阻为4欧时，输出端为0.4V，则R4～R7上分得0.2V。R4～R7上电压即反相端电压，由 “虚短”，同相端也为0.2V，不能更低，更  详情 回复 发表于 2021-4-7 14:54
maychang
查了OPA547的说明书。 该运放输入是可以到电源负端的(但不能到电源正端)，如下面第一个红色方框中所示。 其输出却不能到电源负端，输出最低也要比电源负端高一点。如下面第二个红色方框所示。 [attachimg]5  详情 回复 发表于 2021-4-7 14:34
 
 
 
 
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okhxyyo

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发表于2021-4-7 10:16 只看该作者
 

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还没有  详情 回复 发表于 2021-4-7 13:19
 
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 楼主| 发表于2021-4-7 13:19 只看该作者
 
okhxyyo 发表于 2021-4-7 10:16 楼主的问题解决了吗

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se7ens

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五彩晶圆（初级）
10楼
发表于2021-4-7 15:06 只看该作者
 
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gmchen

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五彩晶圆（高级）
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发表于2021-4-9 08:42 只看该作者
 
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 楼主| 发表于2021-4-9 09:24 只看该作者
 
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maychang
『2、如果在同一个输入信号时，输出如果收到了限制，通过信号源给输入信号加一个很小的直流偏置再配合合理的放大倍数，是否就可以使用到输入轨对轨但输出非轨对轨的特性了（就是有一个情况达到输出刚好不被限制）？  详情 回复 发表于 2021-4-9 10:02
maychang
『1、那这种输入和输出有一个不是轨对轨的芯片在实际使用时，也只能当成输入和输出都非轨对轨来用？』 这个恐怕要看你的输入信号和输出信号范围。如果能够满足你的要求，那就不必加偏置等等，如果不能满足要求，  详情 回复 发表于 2021-4-9 10:01
maychang
这类运放，输入使用了PNP管，即图中Q1和Q4。Q1和Q4集电极接地(即电源负端)，基极是运放的两个输入端。PNP管在基极电位稍低于集电极电位时仍可线性工作，即运放输入端可以稍低于运放电源负端。实测结果是LM358或者LM3  详情 回复 发表于 2021-4-9 09:57
maychang
『3、芯片输入电压可以比供电电源的点位还低，这个是怎么做到的呢？』 OPA547怎么做的，我不知道。 但LM324、LM358怎么做的，可以参考下面的图。 [attachimg]532307[/attachimg]  详情 回复 发表于 2021-4-9 09:52
 
 
 
 
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maychang

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maychang

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