操作放大器的特性和应用
本文目录
- 理想运算放大器工作在线性区时，具有的两个基本特点是什么？
- 为什么要研究放大器的频率特性？
- 简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点？
- 同相比例运算电路的功能？
- 功率放大器的主要指标有哪些？
理想运算放大器工作在线性区时，具有的两个基本特点是什么？
理想运算放大器工作在线性区时有两个重要特点：
一是差模输入电压相等，称为虚短；
二是输入电流零，称为虚短。 实际运放的开环电压增益非常大，可以近似认为A=∞和e=0。此时，有限增益运放模型可以进一步简化为理想运放模型。 趋近于零的输出阻抗(Zout=0)：理想运算放大器的输出端是一个完美的电压源，无论流至放大器负载的电流如何变化，放大器的输出电压恒为一定值，亦即输出阻抗为零。 运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，大部分的运放是以单芯片的形式存在。运放的种类繁多，广泛应用于电子行业当中。
为什么要研究放大器的频率特性？
要研究放大器的频率特性就是在放大电路中，由于电抗元件基半导体管极间电容的存在，当输入信号的频率过低或过高时，不但放大倍数的数值会减小，而且还将产生超前或滞后的相移，说明放大倍数是信号频率的函数，这种关系成为频率响应。
简述压电式传感器分别与电压放大器和电荷放大器相连时各自的特点？
压电式传感器是利用材料的压电效应，将被测力、加速度等参数转换为电荷量或电压参数的变化进行输出的一种传感器装置,它的输出信号有电压和电荷两种。
压电式传感器的内阻抗很高，而输出的信号很弱，因此一般不能直接显示和记录，也不能做静态信号的测量。
它的测量电路需要一个高输入阻抗的前置放大器作为阻抗匹配，这样才能防止电荷迅速泄漏，从而使测量误差减小。压电式传感器的前置放大器有两个作用：
一是阻抗变换（把压电式传感器的高输出阻抗变换成低阻抗输出）；
二是放大压电式传感器输出的微弱信号。压电式传感器的输出信号可以是电压，也可以是电荷。因此，前置放大器也有两种形式：一种是电压放大器，它的输出电压与输入电压(传感器的输出电压)成正比；一种是电荷放大器，其输出电压与传感器的输出电荷成正比。电压放大器与电荷放大器相比，电路简单、元件少、价格便宜、工作可靠，但是，电缆长度对测量精度的影响较大，而使用电荷放大器则可以在一定的条件下，使传感器的灵敏度与电缆长度无关。
同相比例运算电路的功能？
同相放大器的最大的优点就是输入阻抗接近无穷大，常常作为电压跟随器使用，进行隔离。反相放大器的最大的优点是输入端的正反相电位差接近为0，只存在差模信号，抗干扰能力强。
2、同相放大器的最大缺点是输入没有“虚地”，存在较大的共模电压，抗干扰的能力较差，使用时，要求运放有较高的共模抑制比。反相放大器的最大缺点是输入的阻抗很小，等于信号输入端的串联电阻阻值。
3、同相运算放大电路，引入的电压串联负反馈。反相运算放大电路，引入的电压并联负反馈。
4、同相和反相的输出电阻都基本为0。因为引入了深度电压负反馈。
5、共同遵循“虚断”，“虚地”分析规则，也是电路的分析的手段。
功率放大器的主要指标有哪些？
其技术指标主要有六项：频率响应、信噪比、动态范围、失真度、瞬态响应、立体声分离度、立体声平衡度。
一、频率响应：频率响应理论上要求为20~20000hz。在实际使用中由于电路结构、元件的质量等原因,往往不能够达到该要求,但一般至少要达到32~18000hz。
二、信噪比：所谓信噪比是指音响系统对音源软件的重放声与整个系统产生的新的噪声的比值,其噪声主要有热噪声、交流噪声、机械噪声等等。一般检测此项指标以重放信号的额定输出功率与无信号输入时系统噪声输出功率的对数比值分贝(db)来表示。一般音响系统的信噪比需在85db以上。
三、动态范围：动态范围是指音响系统重放时最大不失真输出功率与静态时系统噪声输出功率之比的对数值,单位为分贝(db)。一般性能较好的音响系统的动态范围在100(db)以上。
四、失真：失真是指音响系统对音源信号进行重放后,使原音源信号的某些部分(波形、频率等等)发生了变化。音响系统的失真主要有以下几种：
1．谐波失真：所谓谐波失真是指音响系统重放后的声音比原有信号源多出许多额外的谐波成分。此额外的谐波成分信号是信号源频率的倍频或分频,它是由负反馈网络或放大器的非线性特性引起的。高保真音响系统的谐波失真应小于1%。
2．互调失真：互调失真也是一种非线性失真,它是两个以上的频率分量按一定比例混合,各个频率信号之间互相调制,通过放音设备后产生新增加的非线性信号,该信号包括各个信号之间的和及差的信号。
3．瞬态失真：瞬态失真又称瞬态响应,它的产生主要是当较大的瞬态信号突然加到放大器时由于放大器的反映较慢,从而使信号产生失真。一般以输入方波信号通过放音设备后,观察放大器输出信号的包络波形是否输入的方波波形相似来表达放大器对瞬态信号的跟随能力。
五、立体声分离度：立体声分离度表示立体声音响系统中左、右两个声道之间的隔离度,它实际上反映了左、右两个声道相互串扰的程度。如果两个声道之间串扰较大,那么重放声音的立体感将减弱。
六、立体声平衡度：立体声平衡度表示立体放音系统中左、右声道增益的差别,如果不平衡度过大,重放的立体声的声像定位将产生偏移。一般高品质音响系统的立体声平衡度应小于1db。
音响系统重放声音的音域及音频范围是如何划分的？各个频段对音乐的表现如何？音响系统的重放声音的音域范围一般可以分为超低音、低音、中低音、中音、中高音、次高音、高音、特高音八个音域。音频频率范围一般可以分为四个频段,即低频段(30~150hz)；中你频段(150~500hz)；中高频段(500~5000hz)；高频段(5000~20000hz)。其中,30~150hz频段：能够表现音乐的低频成分,使欣赏者感受到强劲有力的动感。150~500hz频段：能够表现单个打击乐器在音乐中的表现力,是低频中表达力度的部分。500~5000hz频段：主要表达演唱者语言的清晰度及弦乐的表现力。5000~20000hz频段：主要表达音乐的明亮度,但过多会使声音发破。
另外，以下也是功放的重点数据指标：
1、功率大小：功放的额定功率应是音箱喇叭功率的3-10倍，这样播放效果才有保障；
2、阻值大小：功放的额定阻值应该与音箱喇叭的阻值相匹配，如果喇叭的阻值大于功放的阻值，播放效率就会下降许多；但如果喇叭的阻值小于功放，播放功效将增强。但如果阻值相差太大，就会导致功放发热严重，甚至烧毁。