一种运算放大器和运算放大器的反馈式限幅电路的制作方法

1.本发明涉及运算放大器技术领域，尤其涉及一种运算放大器和运算放大器的反馈式限幅电路。


背景技术：

2.运算放大器(简称“运放”)是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。其输出信号可以是输入信号加、减或微分、积分等数学运算的结果。
3.现有运算放大器对信号输入进行限幅处理主要采用的方式有：一是在运算放大器的信号输入端口加入电压限幅电路，使信号的电压幅度在一定的范围内，此限幅方式存在的缺陷是输入信号到达5v以上时信号限幅就失效；二是利用二极管pn结的导通与截止工作电压的来限幅，当信号幅度达到二极管的工作电压表时，二极管导通将信号引入地线中，从而达到信号限幅的目的，但是此限幅方式存在的缺陷是当信号输入电压过大时二极管的电流过大有可能烧坏二极管，且二极管的生产工艺问题很难做到二极管的参数一致性；三是采用专用的信号电压限幅ic，此限幅方式存在的缺陷是失真度大、噪声大；当信号输入电压过大(5v以上)时造成信号消顶、抖动现象，致使限幅失效。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种运算放大器和运算放大器的反馈式限幅电路，用于解决现有运算放大器对输入信号的限幅方式不能对5v以上输入信号进行限幅的技术问题。
5.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.一种运算放大器的反馈式限幅电路，包括信号输入端、与所述信号输入端连接的模拟放大模块以及与所述模拟放大模块连接的信号输出端，该运算放大器的反馈式限幅电路包括限幅模块和电压比较模块；所述限幅模块连接在所述信号输入端与所述模拟放大模块之间，所述电压比较模块连接在所述模拟放大模块与所述信号输出端之间，所述电压比较模块还与所述限幅模块连接；所述电压比较模块用于输出控制所述限幅模块对输入信号限制幅度大小的直流电压，所述限幅模块用于对从所述信号输入端输入信号进行限幅处理。
7.优选地，所述限幅模块包括限幅元件，所述限幅元件的第一端与所述电压比较模块连接，所述限幅元件的第二端分别与所述信号输入端和所述模拟放大模块连接，所述限幅元件的第三端接地。
8.优选地，所述限幅元件为场效应晶体管。
9.优选地，所述限幅元件的内阻小于1ω。
10.优选地，所述电压比较模块包括电压比较元件、第一开关元件和整流模块，所述电压比较元件的输入端与所述模拟放大模块的输出端连接，所述电压比较元件的输出端与所述第一开关元件的第一端连接，所述第一开关元件的第三端分别与所述限幅模块和所述整
流模块连接；所述电压比较元件用于输出与输入信号对应的方波信号，方波信号中的电压经过所述第一开关元件传送至所述整流模块，所述整流模块对方波信号中的电压进行整流滤波处理，得到与输入信号成正比的直流电压。
11.优选地，所述电压比较模块包括与所述电压比较元件连接的比较电压可调元件，所述比较电压可调元件用于调节所述电压比较模块输出方波信号的电压。
12.优选地，该运算放大器的反馈式限幅电路包括用于对输出信号隔离直流的隔直流元件，所述隔直流元件连接在所述模拟放大模块与所述信号输出端之间。
13.优选地，该运算放大器的反馈式限幅电路包括分别与所述限幅模块和所述电压比较模块连接的显示模块，所述显示模块包括用于显示所述限幅模块工作的显示元件。
14.优选地，所述显示元件通过第二开关元件分别与所述限幅模块和所述电压比较模块连接，所述第二开关元件的第一端分别与所述限幅模块和所述电压比较模块连接，所述第二开关元件的第二端与所述显示元件连接，所述第二开关元件的第三端接地。
15.本发明还提供一种运算放大器，包括上述所述的运算放大器的反馈式限幅电路。
16.从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：该运算放大器和运算放大器的反馈式限幅电路，该运算放大器的反馈式限幅电路包括信号输入端、模拟放大模块、信号输出端、限幅模块和电压比较模块；限幅模块连接在信号输入端与模拟放大模块之间，电压比较模块连接在模拟放大模块与信号输出端之间，电压比较模块还与限幅模块连接；电压比较模块用于输出控制限幅模块对输入信号限制幅度大小的直流电压，限幅模块用于对从信号输入端输入信号的电压幅值进行限幅处理。该运算放大器的反馈式限幅电路通过限幅模块实现对输入信号的限幅，采用电压比较模块输入的直流电压调节限幅模块对输入信号限制的幅度，实现对5v以上输入信号进行限幅处理；解决了现有运算放大器对输入信号的限幅方式不能对5v以上输入信号进行限幅的技术问题。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
18.图1为本发明实施例所述的运算放大器的反馈式限幅电路的框架图。
19.图2为本发明实施例所述的运算放大器的反馈式限幅电路的电路原理图。
具体实施方式
20.为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本技术实施例提供了一种运算放大器和运算放大器的反馈式限幅电路，用于解决了现有运算放大器对输入信号的限幅方式不能对5v以上输入信号进行限幅的技术问题。
22.实施例一：
23.图1为本发明实施例所述的运算放大器的反馈式限幅电路的框架图，图2为本发明实施例所述的运算放大器的反馈式限幅电路的电路原理图。
24.如图1所示，本发明实施例提供了一种运算放大器的反馈式限幅电路，包括信号输入端10、与信号输入端10连接的模拟放大模块20、与模拟放大模块20连接的信号输出端30、限幅模块40和电压比较模块50；限幅模块40连接在信号输入端10与模拟放大模块20之间，电压比较模块50连接在模拟放大模块20与信号输出端30之间，电压比较模块50还与限幅模块40连接；电压比较模块50用于输出控制限幅模块40对输入信号限制幅度大小的直流电压，限幅模块40用于对从信号输入端输入信号进行限幅处理。
25.在本发明实施例中，信号输入端10主要用于信号输入的连接端，信号输出端30主要用于信号输出的连接端。
26.在本发明实施例中，模拟放大模块20主要用于对从信号输入端10输入的信号进行放大。
27.需要说明的是，如图2所示，模拟放大模块20包括信号放大器u1a，信号放大器u1a的第二端2分别与信号输入端10和限幅模块40连接，信号放大器u1a的第三端3接地，信号放大器u1a的第一端1分别与信号输出端30和电压比较模块50连接，信号放大器u1a的第二端2与信号放大器u1a的第一端1之间还并联有用于对输入信号耦合的第一电容c1。在本实施例中，由于不同频率的信号经过电容都会产生不同程度的相移和衰减，因此该运算放大器的反馈式限幅电路在模拟放大模块20的反馈端加上第一电容c1起到相位补偿和防止振荡，达到抑制高频噪声的目的。
28.在本发明实施例中，电压比较模块50根据信号放大器u1a的第一端1输出的信号峰值进行比较、整流处理，得到一个与输入信号成正比的直流电压，该直流电压是用于控制限幅模块40对输入信号的电压幅值进行限幅。
29.在本发明实施例中，限幅模块40主要用于对输入到模拟放大模块20中信号电压幅值进行限幅。
30.本发明提供的一种运算放大器的反馈式限幅电路包括信号输入端、模拟放大模块、信号输出端、限幅模块和电压比较模块；限幅模块连接在信号输入端与模拟放大模块之间，电压比较模块连接在模拟放大模块与信号输出端之间，电压比较模块还与限幅模块连接；电压比较模块用于输出控制限幅模块对输入信号限制幅度大小的直流电压，限幅模块用于对从信号输入端输入信号的电压幅值进行限幅处理。该运算放大器的反馈式限幅电路通过限幅模块实现对输入信号的限幅，采用电压比较模块输入的直流电压调节限幅模块对输入信号限制的幅度，实现对5v以上输入信号进行限幅处理；解决了现有运算放大器对输入信号的限幅方式不能对5v以上输入信号进行限幅的技术问题。
31.如图2所示，本发明的一个实施例中，限幅模块40包括限幅元件q1，限幅元件q1的第一端与电压比较模块50连接，限幅元件q1的第二端分别与信号输入端10和模拟放大模块20连接，限幅元件q1的第三端接地。
32.需要说明的是，限幅元件q1可以为mos型的场效应晶体管。在本实施例中，限幅元件q1的内阻小于1ω，使得限幅模块40能够对5v以上幅值的输入信号进行限幅。该运算放大器的反馈式限幅电路采用小于1ω内阻的限幅元件q1不仅可以对低于5v的小信号幅度输入
信号实现限幅作用，还可以对高于5v的大信号幅度输入信号实现限幅作用，提高运算放大器的限幅范围。
33.如图2所示，在本发明的一个实施例中，电压比较模块50包括电压比较元件u1b、第一开关元件q2和整流模块51，电压比较元件u1b的输入端与模拟放大模块20的输出端连接，电压比较元件u1b的输出端与第一开关元件q2的第一端连接，第一开关元件q2的第三端分别与限幅模块40和整流模块51连接；电压比较元件u1b用于输出与输入信号对应的方波信号，方波信号中的电压经过第一开关元件q2传送至整流模块51，整流模块51对方波信号中的电压进行整流滤波处理，得到与输入信号成正比的直流电压。
34.在本发明实施例中，电压比较模块50包括与电压比较元件u1b连接的比较电压可调元件rz1，比较电压可调元件rz1用于调节电压比较模块50输出方波信号的电压。
35.需要说明的是，电压比较元件u1b的输入端引脚5与信号放大器u1a的第一端1连接，电压比较元件u1b的输入端引脚6与比较电压可调元件rz1连接，电压比较元件u1b的输出端引脚7与第一开关元件q2的第一端1连接。整流模块51包括三个并联连接的第一百八十七电阻r187、第一百一十八电容c118和第三十三二极管d33，这第一百八十七电阻r187、第一百一十八电容c118和第三十三二极管d33三个并联的节点一端与第一开关元件q2的第三端3和限幅元件q1的第一端1连接，并联节点的另一端接地。在本实施例中，比较电压可调元件rz1可以为可调电阻，第一开关元件q2可以为具有开关功能的场效应晶体管。
36.在本发明实施例中，该运算放大器的反馈式限幅电路通过信号放大器u1a对输入信号放大的信号传送至电压比较元件u1b的输入端引脚5与引脚6作比较，从电压比较元件u1b的输出端引脚7输出一个与输入信号本身对应方波脉宽的方波信号，输入信号的幅度越大，输出方波信号的方波脉宽越大，之后对方波信号的电压通过第一开关元件q2和整流模块51处理，得到一个与输入信号成正比的直流电压，采用直流电压去控制限幅元件q1对输入信号限制幅度，限幅元件q1可以理解为一个可变电阻器，是由二极管d33上的电压控制限幅元件q1的电阻值的大小，把输入信号引到地线上从而达到信号限幅的目的。由于限位元件q1是一个场效应管，可以通过二极管d33上的电压导通场效应管来实现对输入信号的限制。其中，限幅元件q1为mos型的场效应管，mos型的场效应管是电压控制电流器件由栅极电压控制漏极电流，当二极管d33上的电压通过电阻r6连接到栅极上，电压越大流过漏极的电流越大，因漏极连接的是被限幅信号所以可以将信号引到地线上，此时可以理解为栅极电压越大限幅元件q1内阻越小，将输入信号电压流到地线上也就越大，达到限幅的作用。
37.如图2所示，在本发明的一个实施例中，该运算放大器的反馈式限幅电路包括用于对输出信号隔离直流的隔直流元件c5，隔直流元件c5连接在模拟放大模块20与信号输出端30之间。
38.需要说明的是，隔直流元件c5优选为有极性电容，隔直流元件c5的正极与信号放大器u1a的第一端1连接，隔直流元件c5的负极与信号输出端30连接。在本实施例中，隔直流元件c5主要是用于对从信号输出端30输出的限幅后的信号为交流信号。
39.如图1和图2所示，在本发明的一个实施例中，该运算放大器的反馈式限幅电路包括分别与限幅模块40和电压比较模块50连接的显示模块60，显示模块60包括用于显示限幅模块40工作的显示元件led1。其中，显示元件led1通过第二开关元件q3分别与限幅模块40和电压比较模块50连接，第二开关元件q3的第一端1分别与限幅模块40和电压比较模块60
连接，第二开关元件q3的第二端2与显示元件led1连接，第二开关元件q3的第三端接地。
40.需要说明的是，显示元件led1可以为led灯，第二开关元件q3可以为三极管，也可以为场效应晶体管。
41.实施例二
42.本发明实施例提供了一种运算放大器，包括上述的运算放大器的反馈式限幅电路。
43.需要说明的是，实施例二中运算放大器的反馈式限幅电路的内容已在实施例一详细阐述了，由此在实施例二不再对运算放大器的反馈式限幅电路的内容再次一一阐述。
44.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。