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对应运放 RC 滤波负反馈的波形

2022-08-09 17:49:00 卓晴

 

§01LM358电路


一、背景介绍

  如果电路工作在线性状态, 那么电路的行为与理论分析之间比较吻合。 前几天 研究的TLC431,LM358 RC移相电路工作频率, 与参数之间的关系,就不能够利用线性工作原理进行分析。 下面在通过一些实验进行对比。

二、LM358单级RC移相

  这是测试基本电路, 它具有两级RC移相负反馈。 运放器件选择LM358。 在电路板上搭建测试电路。 首先我们先进行, 一级RC移相。 这是把负反馈接入电路测量到的输出电压波形。 可以看到运放进入放大区之后, 出现了振荡波形。 对对输出波形进行FFT变换。 可以测量到一个高频峰值, 它的频率为9893H组。 下面分析一下系统参数, 对系统的输出进行仿真分析。 看是否可以获得输出波形的参数。

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  下面对电路动态范围进行分析, 假设输入信号从U1第五管脚加入电路, 运放输出为系统输出。 根据运放在现行情况下的“虚短”特性, U1的第六管脚为输入信号。 下面建立输入输出信号之间的关系。 在拉普拉斯变换下,  给出输入输出之间的动态关系。 它们之间是一个 一阶传递函数。 所以如果不考虑到LM358内部动态特性。 这个系统是不会产生振荡的。

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三、LM358两级RC移相

  至此,我们对于这样的一级RC移相的分析, 只是利用外围参数, 还是无法对应输出波形的。 下面增加一级RC移相, 再次测量电路中的 各个环节的电压波形。 用于解释该电路工作参数。

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  这里是观察到电路内的波形,蓝色是LM358的输出,青色是两级RC滤波后的波形。 这是利用DS6104数字示波器采集到的信号。 其中蓝色是LM358输出波形,黄色是两级滤波后的波形,绿色,也就是中间水平线是LM358的正输入端。 将波形展宽一些,便于观察。 这里显示了LM358的 负极输入端信号(黄色) 与正向输入端信号(绿色)的变化, 引起LM358输出信号(蓝色)的变化。 这其中有几个阶段引起关注。 第一个阶段是负输入端信号低于正输入端电压, LM358经过了一吃端延迟之后,输出才从负向饱和开始上升, 第二阶段是LM358电压上升阶段, 受限于LM358的摆率, 也就是电压变化最大速度的限制, 这一点基本上是线性增加。 第三部分是LM358输出为高电平, 这样就通过两级RC移相之后,引起负输入端的上升。 后面就是重复前面的过程。

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  结 ※


  里对于基于LM358 RC移相振荡器进行分析。 可以看到LM358在这个过程中并不是工作在线性状态。 因此对于线性振荡器的分析理论则这里还不适用。

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