CN216490408U - 运算放大器的灵敏度调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种运算放大器的灵敏度调整装置，包括：调节电路、信号电路和放大电路；所述调节电路包括反馈电阻，以及在所述反馈电阻上并联接入的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别由第一通断开关和第二通断开关控制并联电路通断状态；所述信号电路用于提供输入信号；所述放大电路包括运算放大器和负反馈电阻，所述调节电路连接运算放大器的反向输入端IN1和负反馈电阻，所述信号电路连接运算放大器的同向输入端IN2；设置所述第一通断开关和所述第二通断开关的通断状态以改变调节电路的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。

Description

运算放大器的灵敏度调整装置

技术领域

本实用新型涉及一种运算放大器，尤其涉及一种运算放大器的灵敏度调整装置。

背景技术

随着智慧社会的进步，智能家电的发展也将成为必然的趋势，而智能家电的兴起，导致了运算放大器在现有的应用场景中产生的诸多不适应的问题亟待解决。

运算放大器是一个内含多级放大电路的电子集成电路，包括输入级、中间级和输出级，所述输入级是差分放大电路，有高输入电阻和抑制零点漂移的能力；中间级进行电压放大，具有高电压放大倍数；输出极与负载相连。运算放大器的应用非常广泛，本申请中的主要应用方式包括：例如，调节热释电感应距离，调节声音大小等。

现有的智能家电，运算放大器的应用需要在线调整其灵敏度，也就是说需要在线调整反向输入端电阻的阻值的大小，而现有的技术中，在调整运算放大器的灵敏度时分别采用两种方法进行，其中一种方法是通过机械式可变电阻实现电阻阻值的改变，而这种改变阻值的方法是不能在线控制的，难以应用于智能家电中运算放大器的灵敏度在线控制。

另一种方法是通过数字处理IC实现，这种方法类似于数字音量控制IC，虽然这种方式能够实现在线控制运算放大器的灵敏度的效果，但是这种数字处理IC的方式电路异常复杂，成本高昂，对于智能家电的研发和生产具有不利的影响。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本申请公开一种运算放大器的灵敏度调整装置，以实现简化电路，降低成本的同时，对运算放大器的灵敏度在线控制。

本申请提供一种运算放大器的灵敏度调整装置，包括：调节电路、信号电路和放大电路；

所述调节电路包括反馈电阻，以及在所述反馈电阻上并联接入的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别由第一通断开关和第二通断开关控制并联电路通断状态；所述信号电路用于提供输入信号；所述放大电路包括运算放大器和负反馈电阻，所述调节电路连接运算放大器的反向输入端IN1和负反馈电阻，所述信号电路连接运算放大器的同向输入端IN2；设置所述第一通断开关和所述第二通断开关的通断状态以改变调节电路的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。

可选的，所述第一通断开关和所述第二通断开关包括：MOS、单片机I/O口。

可选的，所述反馈电阻上继续并联接入至少一个电阻，以及相对应的控制开关。

可选的，设置所述反馈电阻、第一电阻和第二电阻之间的阻值配比关系，用以确定不同的灵敏度。

可选的，所述调节电路和放大电路之间设置有第一电容。

可选的，所述负反馈电阻并联接入第二电容。

本申请相对与现有技术的优点如下：

本申请提供的一种运算放大器的灵敏度调整装置，包括：调节电路、信号电路和放大电路；所述调节电路包括反馈电阻，以及在所述反馈电阻上并联接入的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别由第一通断开关和第二通断开关控制并联电路通断状态；所述信号电路用于提供输入信号；所述放大电路包括运算放大器和负反馈电阻，所述调节电路连接运算放大器的反向输入端IN1和负反馈电阻，所述信号电路连接运算放大器的同向输入端IN2；设置所述第一通断开关和所述第二通断开关的通断状态以改变调节电路的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。通过控制并联的电阻接入与否，改变反向输入端IN1电阻的阻值，简单可靠的实现运算放大器灵敏度的在线调整，并且极大的降低了成本。

附图说明

图1是本申请中运算放大器的灵敏度调整装置的电路示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。

本申请提供运算放大器的灵敏度调整装置，包括：调节电路、信号电路和放大电路；所述调节电路包括反馈电阻，以及在所述反馈电阻上并联接入的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别由第一通断开关和第二通断开关控制并联电路通断状态；所述信号电路用于提供输入信号；所述放大电路包括运算放大器和负反馈电阻，所述调节电路连接运算放大器的反向输入端和负反馈电阻，所述信号电路连接运算放大器的同向输入端；设置所述第一通断开关和所述第二通断开关的通断状态以改变调节电路的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。通过控制第一电阻和第二电阻的并联接入，分别形成多种和反向输入端电阻进行并联接入的组合，从而改变反向输入端电阻的阻值，实现在线调整运算放大器灵敏度。

图1是本申请中运算放大器的灵敏度调整装置的电路示意图。

请参照图1所示，所述调节电路101包括反馈电阻R1，以及在所述反馈电阻R1上并联接入的第一电阻R2和第二电阻R3，所述第一电阻R2和第二电阻R3分别由第一通断开关K1和第二通断开关K2控制并联电路的通断状态；

反馈电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3三个电阻通过的电流之和与负反馈电阻R4通过的电流相等，因此通过控制反馈电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3三者的并联关系，即可改变调节电路的反馈阻值，从而改变运算放大器的灵敏度。在本申请中所述灵敏度和运算放大器的放大倍数实质相同。

所述负反馈电阻R4的阻值是指负反馈电阻R4本身的阻值；所述反馈阻值是指在调节电路中，反馈电阻R1和第一电阻R2以及第二电阻R3的组合阻值。

本申请中，所述第一通断开关K1和所述第二通断开关K2包括：MOS、单片机I/O口，通过控制电压进行通断控制。在本申请中，采用MOS和单片机I/O口进行通断控制，主要是应用了他们能够进行在线控制的特性，因此其他能够进行在线控制电路通断的组件或者实现方式都包含在本申请的范围之内。

所述反馈电阻R1、第一电阻R2和第三电阻R3的阻值如果是确定的，且互不相同，则通过通断开关K1和K2的控制，可以实现如下电阻的接入方式：K1开路，K2关闭，R1和R2并联，反馈阻值是R1和R2并联后的阻值；K1关闭，K2开路，R1和R3并联，反馈阻值是R1和R3并联后的阻值；K1开路，K2开路，R1、R2、R3并联，反馈阻值是R1、R2、R3并联后的阻值；K1关闭，K2关闭，调节电路中只有反馈电阻R1发挥作用，反馈阻值是R1的阻值。

如图1所示，由于运算放大器本身的特性所决定的，本申请中所述调节电路和负反馈电阻R4相当于串联关系，因此调节电路中的总电流和R4中通过的电流是相同的。同时，由于运算放大器本身的特性所决定的，所述信号电路接入的同向输入端IN2和调节电路接入的反向输入端IN1的电压是相等的。因此，运算放大器放大倍数的计算公式如下：

AU＝1+(R4÷R*)

其中，“AU”表示放大倍数，也表示灵敏度；“R4”表示负反馈电阻R4的阻值，“R*”表示调节电路101的总阻值，即反馈阻值，“1”在本申请中是常数。

所述信号电路102是用于提供输入信号的电路，本申请中，所述信号电路主要是智能家电产品的中的各种控制信号，例如热释电感应器的信号，还例如音量调节的信号等。

所述放大电路103包括运算放大器和负反馈电阻R4。运算放大器具有虚短和虚短的性质，结合本申请中的调节电路101，信号电路102以及负反馈电阻R4，通过调节电路101中电阻值得变化进行电压倍数的调整。

所述调节电路101连接运算放大器的反向输入端IN1和负反馈电阻R4，所述信号电路102连接运算放大器的同向输入端IN2。由于运算放大器的虚短性质可知，同向输入端IN2和反向输入端IN1的电压可以视为相同，又根据运算放大器的虚断性质可知，调节电路101的反馈电流和负反馈电阻R4中通过的电流相同，根据欧姆定律就可以计算出电压的放大倍数，上面已经列出公式，在此不再列出。

在本申请中，调节电路101和放大电路102之间还设置有第一电容C1，用以避免耦合干扰，减小信号电路102和调节电路101之间的高频干扰阻抗。

同时，本申请所述电路中的负反馈电阻R4还设有和负反馈电阻R4并联的第二电容C2，用于防止负反馈电阻R4两端电压的突变。

设置所述第一通断开关K1和所述第二通断开关K2的通断状态以改变调节电路101的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。

设置所述第一通断开关K1和所述第二通断开关K2的通断状态以形成不同的并联接入模式，包括：接入所述第一电阻R2、接入所述第二电阻R3、接入所述第一电阻R2和所述第二电阻R3或者既不接入所述第一电阻R2也不接入所述第二电阻R3；

第一电阻R2和第二电阻R3同时并联在反馈电阻R1上，这里需要说明的是，本申请中的第一电阻R2和第二电阻R3具有不同的阻值，但是在某些实施例中，也可以设置为相同的阻值，再此不做进一步限制，本领域技术人员可以根据具体的应用环境和目的，进行灵活的设置。

通过控制第一电阻R2、第二电阻R3的通断，形成四种通断状态，上述已经分别介绍，在此不再赘述。这四种通断状态分别导致的反向输入端IN1反馈阻值不同。

根据所述不同的并联接入模式生成的反馈阻值，分别形成运算放大器的不同灵敏度，以下分别对本申请中每一种通断状态进行叙述：

为了更详细的进行叙述以下举例中，假设R1＝120K、R2＝620K、R3＝390K、R4＝5.1M。

第一种状态：只在反馈电阻R1上并联接入第一电阻R2，那么调节电路101的反馈阻值是:

R*＝1/(1/R1+1/R2)

放大倍数或者灵敏度为：

AU＝1+(R4÷R*)，带入数据后：AU＝51倍。

第二种状态：只在反馈电阻R1上并联接入第二电阻R2，那么调节电路101的反馈阻值是:

R*＝1/(1/R1+1/R2)

放大倍数或者灵敏度为：

AU＝1+(R4÷R*)，带入数据后：AU＝56倍。

第三种状态为：将第一电阻R2和第二电阻R3同时并联接入，那么调节电路101的反馈阻值是:

R*＝1/(1/R1+1/R2+1/R3)

放大倍数或者灵敏度为：

AU＝1+(R4÷R*)，带入数据后：AU＝64倍。

第四种状态为：不接入任何一个电阻，那么R*＝R1

放大倍数或者灵敏度为：

AU＝1+(R4÷R*)，带入数据后：AU＝43.5倍。

本申请中，通过并联电阻的方式，以MOS或者单片机I/O口控制并联的第一电阻R2和第二电阻R3的通断，分别形成了四种通断状态，并由此实现了四个灵敏度的调节范围，在进一步的技术方案中，设置所述反馈电阻R1、第一电阻R2和第二电阻之间R3的阻值配比关系，用以重新确定不同的灵敏度。

在本申请中，还可以在上述技术方案的前提下，在反向输入端IN1电阻R1上继续并联接入至少一个电阻，以及相对应的控制开关，用以增加至少一个灵敏度，通过这种设置，能够实现根据实际情况合理的设置不同个数的灵敏度。

Claims (6)

1.一种运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，包括：调节电路、信号电路和放大电路；

所述调节电路包括反馈电阻，以及在所述反馈电阻上并联接入的第一电阻和第二电阻，所述第一电阻和第二电阻分别由第一通断开关和第二通断开关控制并联电路通断状态；所述信号电路用于提供输入信号；所述放大电路包括运算放大器和负反馈电阻，所述调节电路连接运算放大器的反向输入端和负反馈电阻，所述信号电路连接运算放大器的同向输入端；设置所述第一通断开关和所述第二通断开关的通断状态以改变调节电路的反馈阻值，根据所述反馈阻值的变化，调整运算放大器的灵敏度。

2.根据权利要求1所述运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，所述第一通断开关和所述第二通断开关包括：MOS、单片机I/O口。

3.根据权利要求1所述运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，所述反馈电阻上继续并联接入至少一个电阻，以及相对应的控制开关。

4.根据权利要求1所述运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，设置所述反馈电阻、第一电阻和第二电阻之间的阻值配比关系，用以确定不同的灵敏度。

5.根据权利要求1所述运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，所述调节电路和放大电路之间设置有第一电容。

6.根据权利要求1所述运算放大器的灵敏度调整装置，其特征在于，所述负反馈电阻并联接入第二电容。

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