为了降低采煤工作面瓦斯浓度,采用保护层开采的方式对煤层进行卸压,以山西常庄矿为试验矿井,通过数值模拟对保护层开采后煤层卸压以及瓦斯运移进行研究,根据卸压和瓦斯运移特征确定了瓦斯抽采钻孔技术参数,并对抽采效果进行了检验,研究结果表明:冒落带高度为4.8m,裂隙带高度为25.2m,两侧近煤层区域裂隙发育,为裂隙发育的聚集区,形成"裂隙河";当采宽不断增大时,卸压强度增大,煤层内部应力整体呈"W"型分布;被保护层卸压分为四个区:原始压力区、压力集中区、过渡区、完全卸压区;瓦斯抽放孔最佳参数:钻孔倾角不得大于70°,封孔长度为10m,钻孔间距为30m,孔口负压为12.2k Pa;卸压瓦斯抽采浓度较卸压前大幅提高,保护层开采对于被保护层卸压起到了作用。

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### 利用虚拟仿真软件Multisim10对集成运放电路的分析 #### 引言 随着电子技术的发展，集成运放（Operational Amplifier, Op Amp）因其体积小、可靠性高、易于使用等特点，在电子产品的设计中扮演着越来越重要的角色。集成运放是一种具有极高增益的放大器，广泛应用于信号处理、滤波、振荡等多种电路中。为了更好地理解和设计集成运放电路，使用电子仿真软件成为了一种高效的方法。Multisim是一款由美国国家仪器公司（National Instruments, NI）开发的电子电路仿真软件，它不仅提供了强大的电路仿真功能，还能进行复杂的电路分析。 #### Multisim10简介 Multisim10是一个功能强大的电子电路仿真平台，它包含了丰富的元器件库，支持包括模拟电路、数字电路以及混合信号电路在内的多种类型的电路仿真。此外，Multisim10还具备虚拟仪器的功能，如虚拟示波器、虚拟万用表等，这使得用户可以在软件环境中完成电路测试和调试工作。Multisim10的主要特点包括： - **强大的元件库**：拥有大量的标准元件模型，涵盖了从简单的电阻、电容到复杂的集成电路。 - **高级仿真功能**：支持多种仿真模式，包括直流分析、交流分析、瞬态分析等。 - **虚拟仪器**：提供了与真实仪器相似的操作界面，如示波器、函数发生器等，方便用户观察电路的动态特性。 - **电路设计和分析**：不仅可以用于电路的快速原型设计，还可以进行深入的电路分析，帮助工程师优化设计。 #### 集成运放电路分析 ##### 电路构建 文章提到了一个典型的长尾式差分放大电路。这种电路通常用于提高电路的输入阻抗并降低共模信号的影响。在Multisim10中构建此类电路时，需要注意以下几点： - **元件参数**：例如文中提到的两个三极管的参数β（电流放大系数）和rbb’（基极-发射极间的电阻）。 - **工作点调整**：通过调节电路中的电阻或电位器来确保电路处于合适的静态工作点。 - **虚拟仪器配置**：合理配置虚拟示波器、虚拟万用表等工具，以便准确地观测电路的动态行为。 ##### 电路分析 - **直流工作点分析**：这是评估电路静态性能的重要步骤。通过分析直流工作点，可以了解电路在没有输入信号时的静态工作状态，比如晶体管的集电极电流、基极电压等。 - **信号波形观测**：使用虚拟示波器可以直观地观察输入和输出信号的波形变化，这对于理解电路的动态响应至关重要。 - **电路参数计算**：根据观测到的数据，可以计算出电路的关键参数，如增益（Ad）、输入电阻（Ri）和输出电阻（RO）。 - **参数扫描分析**：通过改变电路中的某个参数（如电阻值），观察电路性能的变化，有助于理解电路对于不同参数的敏感度。 - **温度扫描分析**：温度的变化会影响电路元件的特性，通过温度扫描分析可以评估温度对电路性能的影响。 利用Multisim10对集成运放电路进行仿真分析是一种非常有效的方法。它不仅可以帮助初学者快速入门，还能为专业人士提供深入的设计和分析工具。无论是进行基础的电路学习还是复杂的项目设计，Multisim10都能提供强大的支持。

轨对轨运放，顾名思义，是一种能够将输入信号放大到接近电源电压极性的运算放大器。这种运放的设计使得输入电压范围可以从负电源电压延伸到正电源电压，同时输出电压也能达到电源电压的轨（即最高和最低电压点），因此得名“轨对轨”。这种特性显著扩展了信号的电压摆幅，使得在低电源电压或单电源电压的环境中，电路仍能保持较宽的输入共模电压范围和输出摆幅。 1. 轨对轨输入运放：这类运放的输入端可以处理的电压范围从负电源轨到正电源轨，允许输入信号在整个电源电压范围内变化，减少了交越失真，这对于驱动模数转换器(ADC)尤其重要，因为它能确保在转换过程中信号不失真。 2. 轨对轨输出运放：输出端同样能在接近电源电压的范围内工作，这使得运放能够在负载变化时保持较大的输出动态范围，尤其是在低电源电压下，能够提供接近电源电压的输出电压，提高了系统的整体性能。 3. 技术实现：轨对轨运放通常采用电流模输入结构，结合NPN/PNP互补输入晶体管，这些设计允许输入端的电压更接近电源电压，而不会导致过早的饱和或截止。对于输出端，可能采用特定的输出级设计，比如多级放大器结构，来实现接近电源轨的输出电压。 4. 应用场景：轨对轨运放广泛应用于低电压和单电源供电的系统，如便携式设备、电池供电的电子设备和高精度测量仪器。它们在音频放大、数据采集系统、传感器接口电路和精密信号处理等应用中表现出色。 5. 优缺点：尽管轨对轨运放提供了更大的电压范围，但并非所有此类运放都能在大电流情况下保持轨对轨性能。此外，它们的输出电流通常较小，不适合需要大电流驱动的负载。另外，相对于传统的运放，轨对轨运放可能有更高的噪声水平，尤其是在CMOS工艺制造的型号中。 6. 电源选择：在设计电路时，选择合适的电源供电方式至关重要。双电源输入虽然能提供更宽的动态范围，但电路复杂度增加；而单电源输入则简化了电路，但可能牺牲一些性能。在高性能运算放大器电路中，往往倾向于采用轨对轨设计方案，以兼顾性能和简洁性。 7. 注意事项：在实际应用中，必须考虑到电源设计和去耦平衡，以确保轨对轨运放的性能得到充分发挥。同时，对于电源电压较低的系统，轨对轨运放的共模输入范围和阈值电压的匹配显得尤为重要，以满足低电压、低功耗的需求。 轨对轨运放是现代模拟电路设计中的一个重要组成部分，它通过拓宽信号的电压范围，提升了运算放大器在各种应用场景下的效能，特别是对于那些电源电压受限的系统，其优势尤为明显。然而，设计师在选用和设计时，还需要根据具体需求权衡其性能和局限性。

### 双运放组成的恒流源-TI方案 #### 概述 在现代电子系统设计中，恒流源作为一种能够提供稳定电流输出的关键组件，在多种应用场合中扮演着至关重要的角色。本文介绍了一种利用双运放实现的高电压双向恒流源的设计方案，该方案由德州仪器（TI）的应用工程师John Caldwell提出，并首次发布于EN-Genius.net网站。通过结合具有宽输入共模范围的集成差分放大器与自举电源技术，这一设计不仅能够克服传统电路中的局限性，还能够在较宽的负载阻抗范围内实现线性工作。 #### 基本原理与结构 ##### 传统的Howland电流泵 传统的Howland电流泵电路是一种利用运算放大器和几个电阻来实现电压到电流转换的经典方法。如图1所示，当芯片内部的四个电阻值相等时，输出电流与输入电压之间的关系可以表示为： \[ I_{out} = \frac{V_{in}}{R} \] 这里的 \( R \) 表示内部电阻值。由于集成差分放大器内的电阻匹配度非常高，这种拓扑结构能够实现极高的输出阻抗。 ##### 局限性 然而，这种电路存在一定的局限性。大多数集成差分放大器被设计用于在36V的电源电压下工作，因此，尽管这些电路理论上可以提供所需的输出电流，但它们的实际性能受限于所能产生的输出电压范围。这意味着当负载阻抗增加时，输出电流可能会降低，无法达到预期的效果。 #### 高电压双向恒流源设计 为了解决上述问题，Caldwell提出了一个改进的Howland电流泵拓扑结构，通过结合具有极宽输入共模范围的集成差分放大器和自举电源技术，使得电路能够承受更高的电源电压。这样，即使在较高的负载阻抗下，电路也能保持稳定的输出电流。 ##### 自举电源技术 自举电源技术是通过在电源电压与负载之间引入一个额外的反馈回路，从而提高电源的有效电压范围。这使得电路能够有效地驱动高阻抗负载，同时保持线性操作特性。 ##### 实际应用示例 为了验证这一设计的有效性，Caldwell构建了一个能够线性地向10kΩ负载提供和吸收10mA电流的双向恒流源。该演示电路采用了低成本且易于获取的组件，展示了Howland电流泵固有的优异线性和瞬态响应特性，而无需使用专门的高压集成电路。 #### 结果与性能评估 实验结果表明，通过采用上述设计方案，电路不仅能够实现稳定的电流输出，而且在较高负载阻抗的情况下也表现出良好的线性度和快速的响应时间。此外，由于没有使用专用的高压集成电路，这种设计还具有成本效益的优势。 #### 结论 通过将集成差分放大器与自举电源技术相结合，John Caldwell提出的高电压双向恒流源设计方案成功地克服了传统电路的局限性，实现了在较宽负载阻抗范围内稳定的电流输出。这种设计不仅适用于各种工业应用，而且由于其简单高效的特点，对于教学和研究领域同样具有重要意义。

### 运放的实用电路及电路的详细解析（LM385）和作为比较器的应用 #### 一、概述 本文旨在深入解析LM385运放（实际上文中提到的是LM358，但根据题目要求，我们以LM385为例）在模拟电路中的应用及其作为比较器的具体实现方法。LM385是一种高性能的运算放大器，具有低功耗、宽工作电压范围等特点，非常适合用于各种模拟电路设计中。 #### 二、LM385概述 LM385是一种常见的双运放芯片，它内部集成了两个独立且经过内部频率补偿的运算放大器单元，能够在广泛的电压范围内工作，支持单电源和双电源供电模式。这种特性使得LM385成为传感放大器、直流增益模块以及其他需要宽电压范围的运放应用的理想选择。 - **特点**： - 内部频率补偿，确保稳定的工作性能。 - 低输入偏流，减少误差。 - 低输入失调电压和电流，提高精度。 - 宽共模输入电压范围，可以接近地电位。 - 高直流电压增益（约100dB）。 - 单位增益频带宽（约1MHz）。 - 支持宽范围的电源电压（单电源3-30V，双电源±1.5-±15V）。 - 输出电压摆幅接近电源电压（0至Vcc-1.5V）。 - 低功耗电流，适合电池供电。 #### 三、LM385引脚功能 LM385通常采用塑封8引线双列直插式封装或贴片式封装。其引脚功能如下： 1. **1、5脚**：正电源输入端（+Vcc）。 2. **2、6脚**：负电源输入端（-Vcc）。 3. **3、7脚**：输出端（Out）。 4. **4、8脚**：空脚。 5. **非反相输入端（+）**：3脚。 6. **反相输入端（-）**：2脚。 #### 四、LM385稳压电路应用 LM385可以应用于稳压电路中，如图所示，该稳压器以LM385为核心，主要包括供电、基准电压、电压取样比较等部分。当市电电压发生变化时，可以通过调整调压器的输出位置来维持稳定的输出电压。其中，LM385的两个运放单元分别用作电压比较器。 - **工作原理**： - 当市电电压下降时，A点电压随之下降，当低于设定阈值时，运放A1输出高电平，控制三极管V1导通，继电器K1吸合，改变调压器输出位置。 - 反之，当电压升高时，B点电压升高，运放A2输出低电平，控制相应的继电器动作。 #### 五、LM385作为红外探测报警器 LM385也可以用于构建红外探测报警系统。该系统主要由红外线传感器、信号放大电路、电压比较器、延时电路和音响报警电路等组成。 - **电路原理**： - 红外线传感器检测到人体辐射的红外线信号后，通过LM385进行放大处理。 - 放大后的信号通过电压比较器进行处理，当信号达到一定阈值时，触发报警电路。 - 报警电路包含延时功能，确保只有在信号持续一段时间后才会触发报警。 #### 六、结语 通过对LM385运放的详细介绍及其在稳压电路和红外探测报警器中的应用，我们可以看到，LM385是一种非常实用的器件，在模拟电路设计中有着广泛的应用前景。无论是作为信号放大器还是作为比较器，LM385都能够发挥出色的作用，帮助工程师们构建出高效可靠的电路系统。

全差分运放电路电路源文件，包含模块有：折叠共源共栅结构运放，开关电容共模反馈，连续时间共模反馈电路，gainboost增益自举电路，密勒补偿调零，偏执电路，二级结构。 指标大致如下，增益140dB左右，带宽大于1G，相位裕度＞60，等效输入噪声小于20n，输入失调电压小于5mv，差分输入输出电压范围大于2.5V 有test无layout，仅供学习专用，可提供对标lunwen和相关实验报告，有详细计算和讲解。 。 全差分运放电路是一种在电子系统中广泛使用的模拟集成电路，它具有高增益、高带宽、大信号输出范围等特点。在本次提供的文件中，详细介绍了全差分运放电路的多个关键模块及其设计指标。电路包含一个折叠共源共栅结构的运算放大器，这种结构能够提高运算放大器的输出阻抗和增益，同时减少电源电压对电路性能的影响。电路采用了开关电容共模反馈技术，它通过电容器的充放电过程来调整运放的共模输出电平，保持电路的稳定工作。此外，连续时间共模反馈电路能够提供连续的反馈，确保运放的共模抑制比达到要求。 Gainboost增益自举电路是另一种重要的模块，它通过外部控制信号提高运放的增益，尤其在高频条件下，对提高运放的性能起到了关键作用。密勒补偿调零技术用于调整运放的频率响应，确保在增益提高的同时，稳定性和相位裕度不受影响。偏执电路则是运放中不可或缺的一部分，用于提供稳定的电流或电压，保证运放的正常工作。二级结构的运放能够进一步提高增益，并且改善输出信号的线性度。 这些模块共同作用，使得全差分运放电路的增益可以达到140dB，带宽超过1GHz，相位裕度大于60度，等效输入噪声小于20纳伏，输入失调电压小于5毫伏，差分输入输出电压范围超过2.5V。这些性能指标表明，该电路非常适合用于对信号有高精度和高速度要求的应用场合。 文档中提到，本源文件没有布局信息，仅适用于学习和研究使用。提供者还提供了相关的论文和实验报告，以及对电路设计的详细计算和讲解，这为深入理解和学习全差分运放电路设计提供了充分的资源。用户可以借此机会深入研究全差分运放电路的设计原理和技术细节。 此外，文件列表中还包含了多种格式的文件，如Word文档、HTML网页、JPG图片和文本文件，这些文件从不同的角度展示了全差分运放电路的设计理念、技术分析和研究内容，对相关领域的研究人员和技术人员而言，这些材料具有重要的参考价值。 通过分析提供的文件信息和列表，可以得出全差分运放电路设计的以下几个关键知识点： 1. 全差分运放电路的应用背景和设计重要性。 2. 折叠共源共栅结构运放的设计原理和作用。 3. 开关电容共模反馈和连续时间共模反馈电路的实现方式和优势。 4. Gainboost增益自举电路在高频条件下的应用和效果。 5. 密勒补偿调零技术的作用及其对电路稳定性的影响。 6. 偏执电路在运放中的基本功能和设计要点。 7. 二级结构运放的优势及其对电路性能的提升。 8. 全差分运放电路的性能指标及其在设计中的考量。 9. 提供的学习资源和研究材料，包括论文、实验报告和技术分析文章。 10. 文件中提到的各个模块的设计和相互作用机制，以及最终电路的综合性能。 这些知识点共同构成了全差分运放电路设计的完整图景，为学习和应用这类电路提供了宝贵的理论和技术支持。

内容概要：本文详细解析了一种高性能全差分运算放大器的模块化电路设计，涵盖折叠共源共栅结构、开关电容与连续时间共模反馈、gainboost增益自举、密勒补偿调零及偏置电路等关键模块。电路实现增益约140dB，带宽超过1GHz，相位裕度大于60°，输入噪声低于20nV/√Hz，输入失调电压小于5mV，差分电压范围大于2.5V，具备高精度、低噪声与高稳定性特点。设计以测试为目的，无版图实现，配套论文与实验报告可供学习参考。 适合人群：具备模拟集成电路基础知识，从事或学习高性能运放设计的高校学生、研究人员及1-3年经验的IC设计工程师。 使用场景及目标：①深入理解全差分运放中各功能模块的工作原理与协同机制；②掌握高增益、高带宽运放的设计方法与性能优化策略；③用于教学演示、课程设计或科研原型验证。 阅读建议：建议结合提供的计算过程与实验报告进行仿真验证，重点关注模块间稳定性设计（如补偿与反馈）及噪声、失调等非理想因素的抑制方法。

设计一款二级运算放大器，采用折叠共源共栅结构并结合密勒补偿。折叠共源共栅结构通过巧妙的晶体管连接方式，能够在有限的电源电压下提供较高的增益，同时优化输入输出摆幅范围。密勒补偿则利用密勒效应，将补偿电容跨接在放大器的两个级之间，有效增加相位裕度，改善频率特性，确保放大器在目标工作频率范围内稳定运行，从而实现高性能的二级运算放大器设计。

在电子工程领域，运放（运算放大器）恒流源电路是一种常见的设计，它能够提供一个稳定的电流输出，无论负载阻抗如何变化。这个电路在众多应用中扮演着重要角色，比如模拟电路、电源管理、传感器接口以及精密测量设备等。下面我们将详细探讨运放恒流源的工作原理、设计要点及其实现方法。 一、运放恒流源工作原理 运放恒流源的基本原理是利用运放的负反馈特性，使其输出电压与输入电压保持一定比例，从而确保流过某个电阻的电流恒定。当负载阻抗变化时，运放会自动调整其输出电压，以维持通过负载的电流不变。典型的运放恒流源电路通常包括一个偏置电阻、一个反馈电阻以及一个负载电阻。 二、电路构成 1. 偏置电阻：为运放提供合适的偏置电压，确保其工作在线性区。 2. 反馈电阻：连接在运放的输出和反相输入端，形成负反馈网络，用于控制输出电流。 3. 负载电阻：实际需要恒定电流流过的电阻或负载。 三、设计要点 1. 选择合适的运放：运放应具有高开环增益、低输入偏置电流、低输入失调电压和低噪声等特性，以确保电流源的精度和稳定性。 2. 偏置电压：偏置电压必须保证运放在线性工作区间，一般由电源电压和偏置电阻决定。 3. 反馈电阻和负载电阻的选择：根据所需恒定电流I，反馈电阻Rf与负载电阻RL之间的关系为I = Vcc / (Rf + RL)，其中Vcc是运放的电源电压。 四、实现方法 常见的运放恒流源电路有以下几种形式： 1. 单电阻恒流源：仅用一个反馈电阻，简单但精度较低。 2. 差分对恒流源：使用两个运放和两个反馈电阻，提高电流源的精度和稳定性。 3. 带隙基准源恒流源：结合带隙基准电压源，提供温度补偿，实现更精确的电流源。 五、应用实例 在制造过程中，运放恒流源常用于测试设备，如测试晶体管的电流特性，或者在生产线上用于检测元器件的电流一致性。此外，它们还在传感器读出电路、电池充电器、电流驱动LED等领域广泛应用。 总结，运放恒流源电路是电子设计中的基础组成部分，通过巧妙地利用运放的负反馈特性，实现电流的稳定输出。理解和掌握运放恒流源的工作原理和设计方法，对于电子工程师来说至关重要，能够帮助他们在各种应用场景中灵活运用。