|
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?# j% m6 O9 B! m$ C
, g. Q6 g5 W" E& ^+ R P1、注意输入电压是否超限
2 l! f+ G% J" t1 P9 |- T4 F: {& H; d3 Z. x
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。
/ D6 U3 v0 ~3 Z: @
7 B2 d4 }5 B' {: T2 w q1 \/ `7 Y6 B$ v
- Z# \0 Y& X$ i0 \; g; \图1-1
' i$ Q( m+ Z, o7 C- G: l, {0 W8 U" Q ~% 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。) e' F+ K1 P Y! c
. |6 d) j3 @& R: R
* Z6 Y% f5 h$ {% c, S/ n8 l4 X( h' V; ^
图1-2
# z% V" a% {2 Z6 l0 q: O
8 [+ Q2 @1 R) F5 o2、不要在运放输出直接并接电容
- a; {, ?# S I+ i4 r; }7 S; ~. s
' K+ [4 b i. a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。
& s; B5 f% j* e8 |9 x( X
/ q( `! u* X+ D4 y% j) D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。
6 T! Q) ^- k- K6 p# V% I; L
# T& {3 k, G9 x* R, \* z4 ~) X" \- l# h" Q8 S
1 i3 ^. c+ ~3 j, K) ?, H5 U: f
3、不要在放大电路反馈回路并接电容& D# ]' x5 T# G
: k! a. H% C- Z8 _+ T7 U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。7 P2 |! \! V' {8 I' H9 F2 i- D
: ~ o# O& a" Q U8 U2 y( H9 x3 H* q8 x, }' `$ G
+ \6 b4 K, f9 ~: q9 v. w# A4、注意运放的输出摆幅
( _% f7 O+ e" s+ A6 V O
' S# ]4 {. ^ V, b ]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。
$ l4 |& R, X% w) B/ S! }
/ T1 O: R" C( I5 Z2 X% D
; d9 i0 K, i( A$ e, w3 p& |图4-1: _+ a' d$ a9 \2 J' t- n
. u: B" D* j. k3 N/ K, v6 i3 S! v' D( e/ q. N1 T/ S' Q
" o& `, c3 u" K* _# S, T
5、注意反馈回路的Layout. M! k$ t; T4 r$ w# J8 {% g6 ~1 R
, U. ]& e) T0 X' i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。
" @1 Q% f- N. \" C( G9 N" z) V' j
9 P- N* j$ f1 N/ v% R6 \6、要重视电源滤波1 l! `, ~/ I' i5 F* i
4 @0 w/ W( B4 g; k \9 Y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。 |
|