運算放大器使用的一些經驗

2021-09-24 21:01:46 字數 2124 閱讀 1444

明人不說暗話,抄來的文章:

以下是正文:

運算放大器,對於學工科的學生來說是乙個耳熟能詳的詞。運算放大器作為最通用的模擬器件,廣泛運用於訊號變換調理、adc取樣前端和電源電路等場合。大家在學習模電課程的時候,都已經學會了運放的設計。然而在使用運放的時候,又有哪些需要注意的呢?

1、注意輸入電壓是否超限

圖1-1是adi的op07資料表中的輸入電氣特性的一部分,可以看到在電源電壓±15v的條件下,輸入電壓的範圍是±13.5v,如果輸入電壓超出範圍,那麼運放就會工作不正常,出現一些意料不到的情況。

圖1-1

而有一些運放標註的不是輸入電壓範圍,而是共模輸入電壓範圍,如圖1-2是ti的tlc2272資料表的一部分,在單電源+5v的條件下,共模輸入範圍是0-3.5v.其實由於運放正常工作時,同相端和反相端輸入電壓基本是一致的(虛短虛斷),所以「輸入電壓範圍」與「共模輸入電壓範圍」都是一樣的意思。

圖1-2

2、不要在運放輸出直接並接電容

在直流訊號放大電路中,有時候為了降低雜訊,直接在運放輸出並接去耦電容(如圖2-1)。雖然放大的是直流訊號,但是這樣做是很不安全的。當有乙個階躍訊號輸入或者上電瞬間,運放輸出電流會比較大,而且電容會改變環路的相位特性,導致電路自激振盪,這是我們不願意看到的。

正確的去耦電容應該要組成rc電路,就是在運放的輸出端先串入乙個電阻,然後再並接去耦電容(如圖2-2)。這樣做可以大大削減運放輸出瞬間電流,也不會影響環路的相位特性,可以避免振盪。

3、不要在放大電路反饋迴路並接電容

如圖3-1所示,同樣是乙個用於直流訊號放大的電路,為了去耦,不小心把電容並接到了反饋迴路,反饋訊號的相位發生了改變,很容易就會發生振盪。所以,在放大電路中,反饋迴路不能加入任何影響訊號相位的電路。由此延伸至穩壓電源電路,如圖3-2,並接在反饋腳的c3是錯誤的。為了降低紋波,可以把c3與r1併聯,適當增大紋波的負反饋作用,抑制輸出紋波。

4、注意運放的輸出擺幅

任何運放都不可能是理想運放,輸出電壓都不可能達到電源電壓,一般基於mos的運放都是軌對軌運放,在空載情況下輸出可以達到電源電壓,但是輸出都會帶一定的負載,負載越大,輸出降落越多。基於三極體的運放輸出幅度的相對值更小,有的運放輸出幅度比電源電壓要小2~6v,比如ne5532.圖4-1就是ti的tlc2272在+5v供電的輸出特性,它屬於軌對軌運放,如果用該器件作為adc取樣的前級放大(如圖4-2),單電源+5v供電,那麼當輸入接近0v的時候,輸入和輸出變得非線性的了。解決的方法是引入負電源,比如在4腳加入-1v的負電源,這樣在整個輸入範圍內,輸出與輸入都是線性的了。

5、注意反饋迴路的layout

反饋迴路的元器件必須要靠近運放,而且pcb走線要盡量短,同時要盡量避開數碼訊號、晶振等干擾源。反饋迴路的布局佈線不合理,則會容易引入雜訊,嚴重會導致自激振盪。

6、要重視電源濾波

運放的電源濾波不容忽視,電源的好壞直接影響輸出。特別是對於高速運放,電源紋波對運放輸出干擾很大,弄不好就會變成自激振盪。所以最好的運放濾波是在運放的電源腳旁邊加乙個0.1uf的去耦電容和乙個幾十uf的鉭電容,或者再串接乙個小電感或者磁珠,效果會更好。

7、 對emi要求高的場合,盡量不用差分運放

差分運放容易受高頻干擾而整流出低頻訊號,adi有專門的文章,這裡用普通的op7單個差分就行了,運放自然會有頻率滾降,電源負壓加個7660

adi的這篇文章我也沒找到,路過的朋友指條路哈哈

8、 某位大佬的運放設計的十個大坑

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