运放

本篇博客来说说硬件开发的笔试或者面试。 面试主要是基于项目的，所以在这里不过多讨论，看自己的项目经验了。 笔试题目，硬件笔试包含的内容还是比较多的，有FPGA，C语言，信号系统知识，数电模电、电路分析、高频电路、PCB设计，通信原理等。在这里尽可能列举硬件笔试可能会出现的题目。 以下回答为笔者杜撰，未必正确，欢迎大家一同讨论。 PCB的两条走线过长平行走线会引起什么后果？ 从信号完整性方面来考虑，过长的走线耦合增强，串扰的本质在于耦合，所以过长平行走线会引起串扰，可能会引起误码操作。 常见的组合逻辑电路有哪些？ 加法器，数据选择器，数据输出器，编码器，译码器，数值比较单元，算数逻辑单元。 存储器有哪些构成？ 存储阵列，地址译码器和输出控制电路。 锁相环电路的基本构成？ 分频器、鉴频鉴相器、环路滤波器、压控振荡器。 RS232和RS485的主要区别？ RS232是利用传输线与公共地之间的电压差传输信号，RS485是利用传输线之间的电压差作为传输信号，由于电压差分对的存在，可以很好的抑制共模干扰，所以RS485传输更远。 驱动蜂鸣器的三极管工作在哪个区，若是做反相器呢 ？ 由于单片机等其他MCU IO输出的电流比较小，大概在几十个mA以下，所以为了驱动需要电流较大的器件，需要额外的器件。驱动蜂鸣器利用三极管，使其工作在放大区。利用三极管的饱和和截止特性，可以做反相器，作为开关使用。

1、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么呢？ (1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。 芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点，但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了，因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。 (2)消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。 2、同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么？ (1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。 (2)防止自激。 3、运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果？ (1)烧毁运算放大器，有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。 4、在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用？ (1)是为了获得正反馈和负反馈的问题，这要看具体连接。比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输入段，那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。 5、运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF

概述 运算放大器和比较器无论外观或图纸符号都差不多，那么它们究竟有什么区别，在实际应用中如何区分？今天我来图文全面分析一下，夯实大家的基础，让工程师更上一层楼。 先看一下它们的内部区别图: 从内部图可以看出运算放大器和比较器的差别在于输出电路。运算放大器采用双晶体管推挽输出，而比较器只用一只晶体管，集电极连到输出端，发射极接地。 比较器需要外接一个从正电源端到输出端的上拉电阻，该上拉电阻相当于晶体管的集电极电阻。 运算放大器可用于线性放大电路（负反馈），也可用于非线性信号电压比较（开环或正反馈）。 电压比较器只能用于信号电压比较，不能用于线性放大电路（比较器没有频率补偿） 。 两者都可以用于做信号电压比较，但比较器被设计为高速开关，它有比运算放大器更快的转换速率和更短的延时。 运算放大器 做为线性放大电路，我这里就不多说了（以后有需要单独讨论放大器），这个在主板电路图很常见，一般用于稳压电路，使用负反馈电路它与晶体管配合相当于一个三端稳压器，但使用起来更灵活。如下图： 在许多情况下，需要知道两个信号中哪个比较大，或一个信号何时超出预设的电压（用作电压比较）。用运算放大器便可很容易搭建一个简单电路实现该功能。当V+电压大于V-电压时，输出高电平。当V+电压小于V-电压时 ，输出低电平。如下图： 分析一下电路，2.5v经电阻分压得到1V输入到V-端，当总线电压正常产生1.2v时

1.同相放大器 仿真结果： 2.反向放大器 仿真结果： 以上为运算放大器的两基本结构，可在Pspice仿真工程中自行改变电阻参数来对公式进行应证。 Pspice仿真工程地址：https://download.csdn.net/download/faldercs/12137167 来源： CSDN 作者： faldercs 链接： https://blog.csdn.net/faldercs/article/details/104184202

运放的电压跟随电路，如图1所示，利用虚短、虚断，一眼看上去简单明了，没有什么太多内容需要注意，那你可能就大错特错了。理解好运放的电压跟随电路，对于理解运放同相、反相、差分、以及各种各样的运放的电路，都有很大的帮助。 图1 运放电压跟随电路 电压跟随电路分析 如果我们连接运放的输出到它的反相输入端，然后在同相输入端施加一个电压信号，我们会发现运放的输出电压会很好的跟随着输入电压。 假设初始状态运放的输入、输出电压都为0V，然后当Vin从0V开始增加的时候，Vout也会增加，而且是往正电压的方向增加。这是因为假设Vin突然增大，Vout还没有响应依然是0V的时候，Ve=Vin-Vout是大于0的，所以乘上运放的开环增益，Vout=Ve*A，使得运放的输出Vout开始往正电压的方向增加。 当随着Vout增加的时候，输出电压被反馈回到反相输入端，然后会减小运放两个输入端之间的压差，也就是Ve会减小，在同样的开环增益的情况下，Vout自然会降低。最终的结果就是，无论输入是多大的输入电压（当然是在运放的输入电压范围内），运放始终会输出一个十分接近Vin的电压，但是这个输出电压Vout是刚好低于Vin的，以保证的运放两个输入端之间有足够的电压差Ve，来维持运放的输出，也就是Vout=Ve*A。 运放电路中的负反馈 这个电路很快就会达到一个稳定状态

原理图如图1所示 在当R9=R10，R8=R7的情况下输出电压： V O = ( V I N 1 − V I N 2 ) ∗ R 9 / R 8 + V r e f V_O=(V_{IN1}-V_{IN2})*R_9/R_8+V_{ref} V O ​ = ( V I N 1 ​ − V I N 2 ​ ) ∗ R 9 ​ / R 8 ​ + V r e f ​ 电路分析 .step1：需要理解的是运放的“虚断” 、“虚短”的概念，如果这个不熟悉还得去翻翻《模拟电子技术基础》。楼主觉得其实这个也没什么好难理解的，你只要明白当运放经过一定时间达到稳定状态，那么同相输入端电压和反相输入端电位一定是相等的，即：V1=V2，这就是“虚短”的概念，又因为运放的输入阻抗非常大，所以流进同相输入端和反相输入端的电流为≈0，这就是“虚断”概念。 step2： 根据“虚断”概念，我们可以分别列出V1和V2端的电压表达式： V 1 = ( V I N 1 − V r e f ) ∗ R 7 / ( R 7 + R 1 0 ) ( 1 ) V_1=(V_{IN1}-V_{ref})*R_7/(R_7+R_10) \space\space\space(1) V 1 ​ = ( V I N 1 ​ − V r e f ​ ) ∗ R 7 ​ / ( R 7 ​ + R 1 ​ 0 ) ( 1 ) V 2 =