運(yùn)放電路設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

虛短 :運(yùn)放理想放大倍數(shù)10萬倍，一般輸出都是3V或5V較多，運(yùn)放放大的是輸入信號(hào)的壓差，放大10萬倍的話，只能說明輸入信號(hào)的壓差非常非常接近，近似相等，我們稱之為虛短(有了十萬倍的放大倍數(shù)的關(guān)系，才有了U+約等于U-，起名虛短)

虛斷：因?yàn)檫\(yùn)放的輸入內(nèi)阻無窮大，外接電阻上的電流非常小近似為0，所以運(yùn)放輸入端可以看做斷開，稱為虛斷

虛短：U1=U2，

虛斷：(U2-0)/R2=(Uout-U2)/Rf

U2*Rf=(Uout-U2)*R2

U2*Rf=Uout*R2-U2*R2

Uout=(U2*Rf+U2*R2)/Rf

=U2*(Rf+R2)/Rf

=U2*(1+R2/RF)

=U1*(1+R2/RF)

總結(jié)：反饋電阻Rf阻值不要大于300K,否則反饋支路上電流小，容易受到干擾，運(yùn)放電路電阻阻值要求1%精度

1、同向放大電流也是利用運(yùn)放的虛短、虛斷特性與歐姆定律以及同一支路上電流處處相等的特性來列公式進(jìn)行換算最終得出結(jié)論

2、優(yōu)點(diǎn)：對(duì)輸入信號(hào)源要求極低，可以是大內(nèi)阻信號(hào)源，信號(hào)輸入回路電流小

3、缺點(diǎn)：信號(hào)源輸出電流能力差，抗干擾能力差，容易被干擾

4、很多人在為了追求放大倍數(shù)的時(shí)候，加大Rf的同時(shí)減小Ra，減小Ra的時(shí)候是不是需要Ui的帶載能力要強(qiáng)，就是輸入信號(hào)的電流要大，同時(shí)對(duì)輸入信號(hào)也有一定的要求，不是所有的信號(hào)都合適，所以最終導(dǎo)致輸出波形失真

在直流信號(hào)放大電路中，有時(shí)候?yàn)榱私档驮肼暎苯釉谶\(yùn)放輸出并接去耦電容(如圖2-1)。雖然放大的是直流信號(hào)，但是這樣做是很不安全的。當(dāng)有一個(gè)階躍信號(hào)輸入或者上電瞬間，運(yùn)放輸出電流會(huì)比較大，而且電容會(huì)改變環(huán)路的相位特性，導(dǎo)致電路自激振蕩，這是我們不愿意看到的。

正確的去耦電容應(yīng)該要組成RC電路，就是在運(yùn)放的輸出端先串入一個(gè)電阻，然后再并接去耦電容(如圖2-2)。這樣做可以大大削減運(yùn)放輸出瞬間電流，也不會(huì)影響環(huán)路的相位特性，可以避免振蕩。

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(duì)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(duì)于我們常用的反相運(yùn)算放大器，其典型電路如下：

利用運(yùn)算放大器進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)時(shí)有哪些細(xì)節(jié)內(nèi)容需要注意

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(hào)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：

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(cè)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：

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(jiǎn)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(cè)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(jí)的放大器，因此，不可避免的對(duì)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(hào)比輸入信號(hào)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。

滯后補(bǔ)償通?？梢岳斫鉃槭瓜嘁圃龃蟮难a(bǔ)償。可以使主極點(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。

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。

當(dāng)負(fù)載較大時(shí)，我們采用如下的方案進(jìn)行消除：

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。