《電子技術(shù)應(yīng)用》
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運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)中需要注重的細(xì)節(jié)問題

2017-07-19

       作為電子工程師,運(yùn)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(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)內(nèi)容,。

  第一,、偏置電流如何補(bǔ)償

  對于我們常用的反相運(yùn)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(jì)算公式一般為 這些運(yùn)算放大器知識(shí)你注意到了嗎,這樣,,在可以很好的保證運(yùn)放的電流補(bǔ)償,,使正負(fù)端偏置電流相等。若這些運(yùn)算放大器知識(shí)你注意到了嗎 時(shí),,甚至取值更大時(shí),,會(huì)產(chǎn)生更大的噪聲和飄逸。但是,,應(yīng)大于輸入信號源的內(nèi)阻,。

  善于思考的工程師都會(huì)想到,當(dāng)為同相放大器的時(shí)候,,其原理又是什么呢?現(xiàn)在我們先回顧下同相運(yùn)放的設(shè)計(jì)電路:

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  在同相比例運(yùn)放中偏置電阻大小為 這些運(yùn)算放大器知識(shí)你注意到了嗎,,當(dāng)計(jì)算出的Rp為負(fù)值時(shí),需要將該電阻移動(dòng)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(yùn)放具有高輸入阻抗,,低輸出阻抗的特性,,廣泛應(yīng)用在前置運(yùn)放電路中。

  第二,、 調(diào)零電路種種

  今天運(yùn)放已經(jīng)發(fā)展的很迅速,,附注功能各式各樣,,例如有些運(yùn)放已經(jīng)具有了調(diào)零的外接端口,,此時(shí)依據(jù)數(shù)據(jù)手冊進(jìn)合適的電阻選擇就可以完成運(yùn)放調(diào)零。例如LF356運(yùn)放,,其典型電路如下:

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  另外一些低成本的運(yùn)放或許不帶這些自動(dòng)調(diào)節(jié)功能,,那么作為設(shè)計(jì)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(diào)零(雖然有時(shí)這種做法有隔靴撓癢的作用),。

  當(dāng)要進(jìn)行通常在補(bǔ)償電路中增加一個(gè)三極管電路,,利用PN結(jié)的溫度特性,完成運(yùn)放的溫度補(bǔ)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(bǔ)償如何選擇

  當(dāng)我們閱讀一個(gè)集成運(yùn)放數(shù)據(jù)手冊的時(shí)候,,會(huì)發(fā)現(xiàn)集成運(yùn)放的內(nèi)部其實(shí)是一個(gè)多級的放大器,,因此,不可避免的對系統(tǒng)引入了極點(diǎn)使得電路需要進(jìn)行相位補(bǔ)償,。通常采用超前補(bǔ)償,、滯后補(bǔ)償和滯后-超前補(bǔ)償。

  所謂的超前補(bǔ)償就是相移減小的補(bǔ)償,,通俗的講就是使電路出現(xiàn)零點(diǎn),,在該頻率處的輸出信號比輸入信號的相位超前45°。通過計(jì)算將出現(xiàn)極點(diǎn)的頻率點(diǎn)人工設(shè)計(jì)出一個(gè)零點(diǎn),,從而使系統(tǒng)變得穩(wěn)定,。

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  滯后補(bǔ)償通常可以理解為使相移增大的補(bǔ)償,??梢允怪鳂O點(diǎn)頻率降低,使放大器頻帶變窄,,這樣,,就可以使運(yùn)放電路在有限的帶寬內(nèi)只有一個(gè)極點(diǎn),使運(yùn)放電路變得容易調(diào)整,。

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

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  第四,、 容性負(fù)載改怎么處理

  在平時(shí)的電子電路設(shè)計(jì)中,,會(huì)由于不小心或者不注意負(fù)載的特性,而使電路變得震蕩,,這時(shí),,我們就應(yīng)該注意負(fù)載的特性了。

  通常情況下,,當(dāng)負(fù)載為容性,,通過估計(jì)其電容值小于2000pF時(shí),通過在負(fù)載和運(yùn)放的輸出端串聯(lián)一個(gè)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(dāng)負(fù)載較大時(shí),,我們采用如下的方案進(jìn)行消除:

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  補(bǔ)償電容C2與反饋電阻R3構(gòu)成超前補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),形成新的零點(diǎn),,抵消容性負(fù)載Cl和運(yùn)放輸出電阻Ro構(gòu)成的新極點(diǎn),,從而達(dá)到消除震蕩的目的。此時(shí)的補(bǔ)償電容C2大小為C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取經(jīng)驗(yàn)值10-300Ω,。

  以上為運(yùn)放電路設(shè)計(jì)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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