|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
运算放大器，对于学工科的学生来说是一个耳熟能详的词。运算放大器作为最通用的模拟器件，广泛运用于信号变换调理、ADC采样前端和电源电路等场合。大家在学习模电课程的时候，都已经学会了运放的设计。然而在使用运放的时候，又有哪些需要注意的呢？2 L" u [# G1 H- q1 {% F
, K! s" B S! q& y5 g+ K f- y, y
1、注意输入电压是否超限
+ `5 [0 N" P8 R) L/ S6 ~! a1 J1 k2 R& r! x2 b% E: |
图1-1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分，可以看到在电源电压±15V的条件下，输入电压的范围是±13.5V，如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。
3 y5 j- B/ [0 q; w
3 W7 Q, ?5 `) [1 W6 o; @9 f- R2 p
3 Q5 e; L- I1 i, I5 `, @ H3 N/ O+ p# s! t+ A7 L; @
图1-13 z& J2 f% E7 ^1 x. e; |$ l4 U# S
! H0 x% N% }' |0 z' u! _
而有一些运放标注的不是输入电压范围，而是共模输入电压范围，如图1-2是TI的TLC2272数据表的一部分，在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时，同相端和反相端输入电压基本是一致的(虚短虚断)，所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。+ I; Q! F( P0 n9 W! a
& @: b0 E1 Z& s
- l1 O; M) J6 Z( d- m; O' W, i$ w: s' U& I* o
图1-2: @5 F) w s0 T3 X+ u9 q, s! w* w
$ K5 c; B' M8 k' l2、不要在运放输出直接并接电容) \$ b( ~* C" W: V
0 Z6 K4 `) a V0 |% T6 X2 n+ u- p在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容(如图2-1)。虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡，这是我们不愿意看到的。
1 d9 `/ P0 _% p; N
5 @# E8 C9 [% T! i% ~正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容(如图2-2)。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。
; g# l5 J# |6 K' G3 M g$ s( h$ ~! `2 z- R+ \
9 C1 z# l" p% C) @2 X" W- Q
6 ^/ V( T7 l( A$ H# v" z8 T" c3、不要在放大电路反馈回路并接电容
* b/ F) k1 {6 i& V, k9 b) }( F m% Y! H2 n5 a
如图3-1所示，同样是一个用于直流信号放大的电路，为了去耦，不小心把电容并接到了反馈回路，反馈信号的相位发生了改变，很容易就会发生振荡。所以，在放大电路中，反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。由此延伸至稳压电源电路，如图3-2，并接在反馈脚的C3是错误的。为了降低纹波，可以把C3与R1并联，适当增大纹波的负反馈作用，抑制输出纹波。
5 A) J3 W. u7 |3 h J$ r( G, e. K% w! b
, W1 u1 k6 I9 g4 f9 E
) d: D, X: I" [; p2 [1 Z0 j, Y7 D4、注意运放的输出摆幅- \5 Q9 J- U- a# [' T" M; r2 ^* c1 m
+ q( ]; X0 \& k6 Y* K& B+ r! V5 x
任何运放都不可能是理想运放，输出电压都不可能达到电源电压，一般基于MOS的运放都是轨对轨运放，在空载情况下输出可以达到电源电压，但是输出都会带一定的负载，负载越大，输出降落越多。基于三极管的运放输出幅度的相对值更小，有的运放输出幅度比电源电压要小2~6V，比如NE5532.图4-1就是TI的TLC2272在+5V供电的输出特性，它属于轨对轨运放，如果用该器件作为ADC采样的前级放大(如图4-2)，单电源+5V供电，那么当输入接近0V的时候，输入和输出变得非线性的了。解决的方法是引入负电源，比如在4脚加入-1V的负电源，这样在整个输入范围内，输出与输入都是线性的了。
; N+ G* S6 J( e' b" v3 _0 t! C) j+ V
0 [/ c/ H! {4 y/ o- {* Y, ~
图4-11 Z2 N3 G5 N6 A7 a7 g
2 T! x T. o' _& @
3 K' \, b1 y2 Q' Q/ N5 T0 n2 r- \7 u- b9 @) d5 c
5、注意反馈回路的Layout$ M S9 a3 }; W6 q w% L
! ]2 J9 f- Z, E; }/ j* D& n+ A8 J反馈回路的元器件必须要靠近运放，而且PCB走线要尽量短，同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理，则会容易引入噪声，严重会导致自激振荡。
# E; v# [" @1 f- q
( Y7 L8 E) z0 x1 g% _: f) p6、要重视电源滤波. I) V( u+ c/ \5 z8 o Z9 J. p2 S
" X( U5 x' P. v9 D4 \" S5 V
运放的电源滤波不容忽视，电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放，电源纹波对运放输出干扰很大，弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容，或者再串接一个小电感或者磁珠，效果会更好。 |
|
/1 
发表于 2021-9-17 13:18
收藏
淘帖
支持！
反对！
