Question

运算放大器电路分析

如图，左下角的v1是驻极体麦克风，此电路目的是收集麦克风的信号，然后经过运放输出，点亮led。运放U1的作用是放大信号吧，两个电阻R2和R3的阻值是根据什么怎么定的？为什么是图中的值？如果麦克风接收到声音信号然后输出一个脉冲，电容C2充电，U2的同相输入端电压高于反相输入端，使led亮起，如果U2的反相输入端为零伏，则经过多久led会熄灭？请帮忙分析一下，谢谢！

Answer 1

U1是反相放大器，放大倍数按公式就是电阻R3与R2的比值。其取值范围是，R1R2的串联值，等于大于麦克风的输出阻抗值。
U2是比较器电路。
麦克风信号经过放大后，经过二极管和电容取得峰值，然后去比较参考电平值，从而驱动LED。至于延时问题，除了C2，R5的参数外，还取决于峰值电压的大小和比较电压点的高低设置值有关。

追问

麦克风输出阻抗为2千欧，能再解释下R2的取值吗？

麦克风输出阻抗为2千欧，能再解释下R2的取值吗？

追答

简单的，取 R1=>2k 即可，R2则由放大倍数来定就是了

追问

如果U2的反相输入端为零伏，则经过多久led会熄灭？

追答

前面都说了，得知道该时段U1输出电压幅度，即是给电容充电的电压值；
不过也可以简单估算一下的，就是在一个到二个时间常数左右吧；
时间常数大致就是 C2R5之乘积；

追问

如果U2的反相输入端为零伏，根据电容的放电公式，电容上的电压只会无限接近零，不会等于零，因此LED永远不会熄灭。

追答

1）比较器两个输入端电压都为 0 时，输出是什么不好说，或许是高电平，或许是低电平；

你没必要去挑战元器件的极限吧；

2）你说的【电容上的电压只会无限接近零，不会等于零】，是绝对错误的；

3）运放有失调电压和失调电流，皆因元器件的不对称性所导致，因此由于运放采用双电源供电，还可能出现电容被反向充电，即电容电压为负值；

追问

这只是实验课上的理论思考题，具体我们并没有做，但老师是这样给我们分析的。请问为什么是错误的？

追答

你说的【电容上的电压只会无限接近零，不会等于零】，是绝对错误的；

好吧，你要从理论上去探究无限值，我就不再否定你了，这里我就说些实际的吧，运放的输入端是存在失调电压，电流的，即是说：输入端都为0时，输出不为0，需要一端为0时，另一端或者大于0的某一个值，或者小于0的某一个值；
因此即使电容仍然存在大于0的残压，但必然是小于失调电压，那么其输出电压未必就是高电平。
我是不清楚你老师的用意，但是常言道理论要结合实际，这是做电路设计所必须的；

Answer 2

R2 R3取值一般都是KΩ级别的，至於具体看自己了，至於倍数，要看电路的要求。倍数大些，麦就敏感些。後面一个是比较器。时间长短是C2上的电压和R5决定的，这两个决定放电时间，C2R5越大，放电时间越长

追问

如果U2的反相输入端为零伏，则经过多久led会熄灭？

追答

没有关系，二极管单向导通，只有正电压才能通过後级。

追问

如果U2的反相输入端为零伏，根据电容的放电公式，电容上的电压只会无限接近零，不会等于零，因此LED永远不会熄灭。

追答

设计的时候，都不会这样设计的，都有一个限值