增加了濾波器的同相配置

上圖的運(yùn)放在簡(jiǎn)單的同相接法的基礎(chǔ)上增加了Cf濾波器，我們都知道電容器具有“ 通交流 ”的特性，但是交流信號(hào)的頻率有高有低，多大的頻率才能“通過(guò)”電容器呢？

電容器實(shí)際模型

這就要從電容器的基礎(chǔ)模型講起，其中有一個(gè)常用的參數(shù)： 等效串聯(lián)電阻（ESR），它隨著信號(hào)頻率的增大而變小 。當(dāng)信號(hào)頻率接近電容器的“截止”頻率（-3dB滾降點(diǎn)）時(shí)，電容器的ESR開(kāi)始快速變小。

電容器截止頻率的計(jì)算方法：

fc=1/（2π?Rf?Cf） ；

假設(shè)信號(hào)頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于電容器的諧振頻率（f＜＜fc），可以把電容器的ESR近似看成無(wú)窮大 。

運(yùn)放的增益（G）計(jì)算公式為：

G=Rf/R1+1 ；

假設(shè)信號(hào)頻率達(dá)到甚至超過(guò)了電容器的截止頻率（f＞＞fc），在電路中可以把Cf看成是一個(gè)與Rf并聯(lián)的電阻（ESR） ，隨著ESR的逐漸減小，Rf/R1的比值也在變小，導(dǎo)致運(yùn)放的增益下降。

而隨著ESR的不斷減小，從上圖可以看到在10KHz~100KHz的頻率范圍內(nèi)，運(yùn)放增益迅速下降； 當(dāng)ESR接近0時(shí)，該運(yùn)放電路變成電壓跟隨器，此時(shí)增益為0（1:1信號(hào)放大） 。

隨著信號(hào)頻率繼續(xù)增加，最后達(dá)到了運(yùn)放的帶寬限制，此時(shí)的增益就非常小了。

增加了濾波器的反向配置

了解清楚同相配置以后，我們接著來(lái)看反向配置。 根據(jù)運(yùn)放輸入端電壓相等（動(dòng)態(tài)平衡）原則，當(dāng)信號(hào)頻率低于電容器的截止頻率（f＜fc）時(shí)，可以暫時(shí)忽略Cf的存在 。

此時(shí)運(yùn)放的增益（G）計(jì)算方法為：

G=－Rf/R1 ；

電容器截止頻率的計(jì)算方法與同相的計(jì)算方法一致，截止頻率與電容器本身特性和Rf有關(guān)：

fc=1/（2π?Rf?Cf） ；

與同相配置的頻率響應(yīng)稍微有些區(qū)別，當(dāng)輸入信號(hào)的頻率到達(dá)電容器的截止頻點(diǎn)時(shí)，運(yùn)放增益同樣會(huì)迅速下降。 對(duì)比同相的頻響曲線，當(dāng)信號(hào)頻率在1MHz左右時(shí)，并未出現(xiàn)0增益的平臺(tái) 。

因?yàn)榉聪嗯渲玫碾娐方Y(jié)構(gòu)不同， 當(dāng)ESR（電容Cf的等效串聯(lián)電阻）與Rf的并聯(lián)電阻接近0時(shí)，由于運(yùn)放正向接地，因此輸出基本為0 ，運(yùn)放的增益很低。

最后，我們可以根據(jù)這兩種運(yùn)放電路的特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整Cf濾波器的截止頻率，即可在可控的范圍內(nèi)讓有用的信號(hào)放大，把一部分干擾信號(hào)的增益盡可能的降低，這就是運(yùn)放初步的降噪技術(shù) 。

因此在實(shí)際電路應(yīng)用中，運(yùn)算放大器與濾波器，無(wú)論少了誰(shuí)都不完整。