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運算放大器設計中需要注重的細節(jié)問題

2017-07-19

       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(shù)電路什么的,未免對不起大家。那么,今天就說說一些設計的細節(jié)內容。

  第一、偏置電流如何補償

  對于我們常用的反相運算放大器,其典型電路如下:

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  在這種情況下,R3為平衡電阻,其大小計算公式一般為 這些運算放大器知識你注意到了嗎,這樣,在可以很好的保證運放的電流補償,使正負端偏置電流相等。若這些運算放大器知識你注意到了嗎 時,甚至取值更大時,會產生更大的噪聲和飄逸。但是,應大于輸入信號源的內阻。

  善于思考的工程師都會想到,當為同相放大器的時候,其原理又是什么呢?現(xiàn)在我們先回顧下同相運放的設計電路:

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  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(lián)在輸入端。

  這里額外多插入一句,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。

  第二、 調零電路種種

  今天運放已經發(fā)展的很迅速,附注功能各式各樣,例如有些運放已經具有了調零的外接端口,此時依據(jù)數(shù)據(jù)手冊進合適的電阻選擇就可以完成運放調零。例如LF356運放,其典型電路如下:

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  另外一些低成本的運放或許不帶這些自動調節(jié)功能,那么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

  當我們閱讀一個集成運放數(shù)據(jù)手冊的時候,會發(fā)現(xiàn)集成運放的內部其實是一個多級的放大器,因此,不可避免的對系統(tǒng)引入了極點使得電路需要進行相位補償。通常采用超前補償、滯后補償和滯后-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(xiàn)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(xiàn)極點的頻率點人工設計出一個零點,從而使系統(tǒng)變得穩(wěn)定。

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  滯后補償通??梢岳斫鉃槭瓜嘁圃龃蟮难a償??梢允怪鳂O點頻率降低,使放大器頻帶變窄,這樣,就可以使運放電路在有限的帶寬內只有一個極點,使運放電路變得容易調整。

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

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  第四、 容性負載改怎么處理

  在平時的電子電路設計中,會由于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于2000pF時,通過在負載和運放的輸出端串聯(lián)一個小的電阻來消除震蕩。電阻R2的大小為10-300Ω之間。

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  當負載較大時,我們采用如下的方案進行消除:

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  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(xiàn)的問題和合適的解決方案,希望對大家有所啟發(fā)。更希望大家留言,共同提高!

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