专利名称：一种实现运算放大器满幅输出的电路的利记博彩app
技术领域：
本实用新型属于电源领域，尤其涉及一种实现运算放大器满幅输出的电路。·
背景技术：
在低压供电的信号处理系统中，为了使输出信号足以驱动下一极负载，要求单电源运放最好能满幅输出以尽量扩大其信号输出的高动态范围。基于现代运算放大器内部结构的特点，真正满幅输出是不存在的。因为不管是以晶体管还是场效应管构建的运放输出级，其输出的电压都会存在一定程度的饱和压降，即运算放大器的最大输出电压都比电源电压低，一般晶体管的压降在1-2V左右，场效应管较小。这种情况给要求运放输出级输出电压必须达到满幅的日常应用带来极大的不便。目前，遇到上述情况有两种解决方案。一种是将该种普通运放直接换成轨对轨运放(Rail To Rail)以消除丢失的动态范围。轨对轨运放虽然能够提供近似满幅的电压输出，但仍然存在不足之处I)并非所有系统的输入和输出都能够承受轨对轨的电压，如果运放的输出或者输入不支持轨对轨，接近输入或者输出的电压极限的电压都可能导致运放的功能退化；2)轨对轨运放的价格是普通运放的几倍。另一种方案是采用DC-DC升压器直接提高电源电压，再用于供电。基于对运放基本原理的分析，运放的输出级电压是受电源电压限制的，因此，适当的提升电源电压的值可以在一定的程度上提高运放输出级的输出电压，但DC-DC升压器在成本上仍然是普通运放的几倍。基于上述问题，需要一种性价比更高的能够实现单电源运算放大器满幅输出的电路，来满足低电压的模拟电路芯片来降低功耗的要求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种性价比更高的能够实现运算放大器满幅输出的电路，以解决生产成本高及运放内部存在的压降问题。为达此目的，本实用新型采用以下技术方案一种实现运算放大器满幅输出的电路，所述电路包括运算放大器、反馈电阻、接地电阻、稳压管、与稳压管相连的外接电阻和双极型晶体管，所述运算放大器、稳压管、与稳压管相连的外接电阻、双极型晶体管和反馈电阻依次连接构成负反馈回路，输出信号经反馈电阻反馈回运算放大器的同相输入端，与运算放大器的反相输入端比较放大后输出到稳压管，驱动双极型晶体管满幅输出稳定的电压信号。进一步地，所述负反馈回路中，运算放大器的输出端与稳压管的一端相连；稳压管的另一端与外接电阻的一端相连；双极型晶体管的基极与外接电阻另一端相连，集电极与反馈电阻一端相连，发射极与电源相连；反馈电阻另一端与接地电阻串联；反馈电阻与接地电阻中间的支路与运算放大器的同相输入端相连；信号输入端的一端与运算放大器的反相输入端相连，另一端与地相连；信号输出端的一端与反馈电阻相连，另一端与接地。进一步地，所述运算放大器采用普通运算放大器，包括晶体管或者场效应管。[0009]进一步地，所述双极型晶体管包括PNP型三极管。进一步地，所述反馈电阻的阻值为接地电阻阻值的N倍，其中，N为不为零的整数。进一步地，所述运算放大器的放大倍数为1+N，其中，N为不为零的整数。采用本实用新型的技术方案能够保证输出信号经反馈电阻反馈回运算放大器的同相输入端，与运算放大器的反相输入端比较放大后输出到稳压管，驱动双极型晶体管真正的满幅输出稳定的电压信号，该电路结构简单，工作效率高，提高了下一级负载的驱动能力；同时，本实用新型与现有的解决方案相比降低了生产成本。
图I为现有技术中串联稳压放大电路的电路原理图；图2为本实用新型具体实施例的实现运算放大器满幅输出的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图并通过具体实施方式
来进一步说明本实用新型的技术方案。图I为现有技术中串联稳压放大电路的电路原理图。如图I所示，串联稳压放大电路包括运算放大器U1、反馈电阻Rl和接地电阻R2，所述运算放大器Ul和反馈电阻Rl组成反馈回路，信号输入端的一端与运算放大器Ul的反相输入端相连，另一端与地相连；信号输出端的一端与运算放大器Ul输出端相连,另一端与接地。运算放大器的输出端为下一级负载提供驱动电压信号。假设图I所示的串联稳压放大电路为一台电动机提供驱动电压，所述电动机作为放大电路的下一级负载需要0-10V的动态电压。本实施例中，利用四节锂离子电池作为运放的工作电源，其满充时总电压为16. 8V(4*4. 2V)，减去运放内部存在的压降I. 5V，输出级可输出的最大电压为14. 3V(16. 8V-1. 5V)，大于10V，满足驱动条件，电动机可正常工作。但在实际运作中，随着电池工作时间的加长，电池供电的电压会逐渐下降，当每节电池的电压降至最低电压2. 75V时，电源总电压变为IlV (4*2. 75V)，同理，减去运放内部存在的压降
I.5V，则输出级可输出的最大电压变为9. 5V，小于10V，此时无法驱动电动机。针对上述情况，一般可采用增加一节电池或DC-DC升压器来使电源电压升高，或者直接将该运放换成轨对轨运放，但这两种方法无疑都增加了产品的成本。现采用本实用新型的技术方案解决上述案例中的问题。图2为本实用新型具体实施例的实现运算放大器满幅输出的电路原理图。如图2所示，所述电路包括运算放大器U1、反馈电阻R1、接地电阻R2、稳压管D1、与稳压管Dl相连的外接电阻R3和双极型晶体管Q1，所述运算放大器U1、稳压管D1、与稳压管相连的外接电阻R3、双极型晶体管Ql和反馈电阻Rl依次连接构成负反馈回路，输出信号经反馈电阻Rl反馈回运算放大器Ul的同相输入端，与运算放大器Ul的反相输入端比较放大后输出到稳压管D1，驱动双极型晶体管Ql满幅输出稳定的电压信号。其中，所述反馈回路中，运算放大器Ul的输出端与稳压管Dl的一端相连；稳压管Dl的另一端与外接电阻R3的一端相连；双极型晶体管Ql的基极与外接电阻R3另一端相连，集电极与反馈电阻Rl —端相连，发射极与电源VCC相连；反馈电阻Rl另一端与接地电阻R2串联；反馈电阻Rl与接地电阻R2中间的支路与运算放大器Ul的同相输入端相连；信号输入端的一端与运算放大器Ul的反相输入端相连,另一端与地相连；信号输出端的一端与反馈电阻Rl相连，另一端与接地。所述运算放大器Ul采用普通运算放大器，包括晶体管或者场效应管。所述双极型晶体管Ql包括PNP型三极管。所述反馈电阻Rl的阻值为接地电阻R2阻值的N倍，其中，N为不为零的整数，所述运算放大器的放大倍数为1+N。本实施例中，设N为1，即R1、R2的电阻值相等，设都取10K，则所述放大电路放大的倍数Avf=2 ;设稳压二极管Dl的额定电压为3. 3V (如型号为2CW51的稳压二极管)，额定功率为1/4W;运算放大器Ul内部输出级的压降为I. 5V，输入控制信号的动态范围最大值为5V ；PNP型三极管Ql的导通电压为O. 7V ;与稳压管相连的R3电阻取值很小，其两端的电压Ur3可忽略不计。参见图2，其具体的实施方式如下 假设运算放大器Ul同相输入端的电压为U+，反相输入端的电压为U_，其输出端输出的电压为Uf5 ;三极管Ql基极端的电压为Us，发射极端的电压为Usii，集电极端的电压为Ua ;运放内部压降为Uot ;运放放大的倍数Avf，本实施例中Avf=1+N=2，N=反馈电阻Rl/接地电阻R2。初始时刻，单片机输入的控制信号为o，u-=o，则U^^VCC-Ugp^g. 5V，达到最大值，此时U基=U输+UD1=12.8V也达到最大值。由于U基大于U发射，PNP型三极管Ql截止，U集=0。输出信号U集=0经反馈电阻Rl反馈后，根据虚断原理，U_=U+=0，此时，U 、U s、U _均恒定，输出的驱动电压值最大。当单片机输入的控制信号由O开始逐渐增加时，U_大于υ+，υ ^渐下降，当降至^Μ减去值大于O. 7V时，三极管Ql开始导通，U集由O开始逐渐增大，当增至U集=2*U_时，输出信号U集=2*U_经反馈电阻Rl反馈后，根据虚短原理，U_=U+，U输、U基、U集在原来的基础上恒定为另一个值。当单片机输入的控制信号继续增加，使U—大于U+，则U-就会继续下降，Uft继续增力口，且最终在再次达到U集=2*U_时，U输、U基、U集为恒定值。重复上述步骤，当U_达到输入控制信号的动态范围最大值时，即5V时，Uft等于IOV也达到最大值，即实现满幅输出，为电动机提供稳定的驱动电压。采用本实用新型的技术方案能够保证输出信号经反馈电阻反馈回运算放大器的同相输入端，与运算放大器的反相输入端比较放大后输出到稳压管，驱动双极型晶体管真正的满幅输出稳定的电压信号，该电路结构简单，工作效率高，提高了下一级负载的驱动能力；同时，本实用新型与现有的解决方案相比降低了生产成本。以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式
，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求1.一种实现运算放大器满幅输出的电路，所述电路包括运算放大器、反馈电阻和接地电阻，其特征在于，所述电路还包括稳压管、与稳压管相连的外接电阻和双极型晶体管，所述运算放大器、稳压管、与稳压管相连的外接电阻、双极型晶体管和反馈电阻依次连接构成负反馈回路，输出信号经反馈电阻反馈回运算放大器的同相输入端，与运算放大器的反相输入端比较放大后输出到稳压管，驱动双极型晶体管满幅输出稳定的电压信号。
2.根据权利要求I所述的实现运算放大器满幅输出的电路，其特征在于，所述负反馈回路中，运算放大器的输出端与稳压管的一端相连；稳压管的另一端与外接电阻的一端相连；双极型晶体管的基极与外接电阻另一端相连，集电极与反馈电阻一端相连，发射极与电源相连；反馈电阻另一端与接地电阻串联；反馈电阻与接地电阻中间的支路与运算放大器的同相输入端相连；信号输入端的一端与运算放大器的反相输入端相连，另一端与地相连；信号输出端的一端与反馈电阻相连，另一端接地。
3.根据权利要求I或2所述的实现运算放大器满幅输出的电路，其特征在于，所述运算放大器采用普通运算放大器，包括晶体管或者场效应管。
4.根据权利要求I或2所述的实现运算放大器满幅输出的电路，其特征在于，所述双极型晶体管包括PNP型三极管。
5.根据权利要求I或2所述的实现运算放大器满幅输出的电路，其特征在于，所述反馈电阻的阻值为接地电阻阻值的N倍，其中，N为不为零的整数。
6.根据权利要求5所述的实现运算放大器满幅输出的电路，其特征在于，所述运算放大器的放大倍数为1+N，其中，N为不为零的整数。
专利摘要本实用新型公开了一种实现运算放大器满幅输出的电路，所述电路中运算放大器、稳压管、与稳压管相连的外接电阻、双极型晶体管和反馈电阻依次连接构成负反馈回路，输出信号经反馈电阻反馈回运算放大器的同相输入端，与运算放大器的反相输入端比较放大后输出到稳压管，驱动双极型晶体管真正的满幅输出稳定的电压信号，该电路结构简单，工作效率高，提高了下一级负载的驱动能力；同时，本实用新型与现有的解决方案相比降低了生产成本。
文档编号H03F3/45GK202772849SQ20122046381
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者蔡燕凤, 李小平, 邱显焕, 蒋长林, 李伟善, 冯岸柏, 冯洪亮, 陈毅斌 申请人:深圳华粤宝电池有限公司