你未必注意到的運算放大器的種種知識點
發布時間:2014-11-25 責任編輯:sherryyu
【導讀】作為電子工程師,運算放大器算是很常見的一種IC了。如果今天還說加法電路,減法電路、乘法電路、指數電路什麼的,未免對不起大家。那麼,今天就說說一些設計的細節內容:運放電路設計中容易出現的問題和合適的解決方案,希望對大家有所啟發。更希望大家留言,共同提高!
第一、偏置電流如何補償
對於我們常用的反相運算放大器,其典型電路如下:

在這種情況下,R3為 平衡電阻,其大小計算公式一般為 zhexieyunsuanfangdaqizhishinizhuyidaolema,zheyang,zaikeyihenhaodebaozhengyunfangdedianliubuchang,shizhengfuduanpianzhidianliuxiangdeng。ruozhexieyunsuanfangdaqizhishinizhuyidaolema 時,甚至取值更大時,會產生更大的噪聲和飄逸。但是,應大於輸入信號源的內阻。
善於思考的工程師都會想到,當為同相放大器的時候,其原理又是什麼呢?現在我們先回顧下同相運放的設計電路:

在同相比例運放中偏置電阻大小為 這些運算放大器知識你注意到了嗎,當計算出的Rp為負值時,需要將該電阻移動到正相端,與R1串聯在輸入端。
這裏額外多插入一句,同相比例運放具有高輸入阻抗,低輸出阻抗的特性,廣泛應用在前置運放電路中。
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第二、 調零電路種種
今(jin)天(tian)運(yun)放(fang)已(yi)經(jing)發(fa)展(zhan)的(de)很(hen)迅(xun)速(su),附(fu)注(zhu)功(gong)能(neng)各(ge)式(shi)各(ge)樣(yang),例(li)如(ru)有(you)些(xie)運(yun)放(fang)已(yi)經(jing)具(ju)有(you)了(le)調(tiao)零(ling)的(de)外(wai)接(jie)端(duan)口(kou),此(ci)時(shi)依(yi)據(ju)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)進(jin)合(he)適(shi)的(de)電(dian)阻(zu)選(xuan)擇(ze)就(jiu)可(ke)以(yi)完(wan)成(cheng)運(yun)放(fang)調(tiao)零(ling)。例(li)如(ru)LF356運放,其典型電路如下:

另外一些低成本的運放或許不帶這些自動調節功能,那麼作為設計師的我們也不為難,通過簡單的加法電路、減法電路等可以完成固定的調零(雖然有時這種做法有隔靴撓癢的作用)。
當要進行通常在補償電路中增加一個三極管電路,利用PN結的溫度特性,完成運放的溫度補償。例如在LF355典型電路中將三極管電路嵌入在V+和25K反饋電阻之間。
第三、 相位補償如何選擇
當(dang)我(wo)們(men)閱(yue)讀(du)一(yi)個(ge)集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)數(shu)據(ju)手(shou)冊(ce)的(de)時(shi)候(hou),會(hui)發(fa)現(xian)集(ji)成(cheng)運(yun)放(fang)的(de)內(nei)部(bu)其(qi)實(shi)是(shi)一(yi)個(ge)多(duo)級(ji)的(de)放(fang)大(da)器(qi),因(yin)此(ci),不(bu)可(ke)避(bi)免(mian)的(de)對(dui)係(xi)統(tong)引(yin)入(ru)了(le)極(ji)點(dian)使(shi)得(de)電(dian)路(lu)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)相(xiang)位(wei)補(bu)償(chang)。通(tong)常(chang)采(cai)用(yong)超(chao)前(qian)補(bu)償(chang)、滯後補償和滯後-超前補償。
所謂的超前補償就是相移減小的補償,通俗的講就是使電路出現零點,在該頻率處的輸出信號比輸入信號的相位超前45°。通過計算將出現極點的頻率點人工設計出一個零點,從而使係統變得穩定。

滯zhi後hou補bu償chang通tong常chang可ke以yi理li解jie為wei使shi相xiang移yi增zeng大da的de補bu償chang。可ke以yi使shi主zhu極ji點dian頻pin率lv降jiang低di,使shi放fang大da器qi頻pin帶dai變bian窄zhai,這zhe樣yang,就jiu可ke以yi使shi運yun放fang電dian路lu在zai有you限xian的de帶dai寬kuan內nei隻zhi有you一yi個ge極ji點dian,使shi運yun放fang電dian路lu變bian得de容rong易yi調tiao整zheng。

第三種就是超前-滯後補償,即采用合適的方法來處理運放單元。總之,萬變不離其蹤。

第四、 容性負載改怎麼處理
在平時的電子電路設計中,會由於不小心或者不注意負載的特性,而使電路變得震蕩,這時,我們就應該注意負載的特性了。
通常情況下,當負載為容性,通過估計其電容值小於2000pF時,通過在負載和運放的輸出端串聯一個小的電阻來消除震蕩。電阻R2的大小為10-300Ω之間。

當負載較大時,我們采用如下的方案進行消除:

補償電容C2與反饋電阻R3構成超前補償網絡,形成新的零點,抵消容性負載Cl和運放輸出電阻Ro構成的新極點,從而達到消除震蕩的目的。此時的補償電容C2大小為C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取經驗值10-300Ω。
以上為運放電路設計中容易出現的問題和合適的解決方案,希望對大家有所啟發。更希望大家留言,共同提高!
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