深度分析同相放大器的使用

　　運(yùn)算放大器OP是信號處理和信號變換中常用的元件，常用的有同相輸入和反相輸入兩種類型，典型電路如下

　　對于同相放大器和反相放大器，二者有明顯的如下區(qū)別：

　　對于同相放大器，由于反饋回路至負(fù)相端，其放大倍數(shù)與輸入信號沒有關(guān)系，即使輸入信號的內(nèi)阻R發(fā)生大幅度的變化，也不會將該變化引入到運(yùn)放的放大倍數(shù)中。而反相放大器就受到信號內(nèi)阻的影響。但是同相放大器也有一定的不便：如果在同相運(yùn)放的反相端進(jìn)行零點(diǎn)調(diào)節(jié)或者添加加法電路，會引起信號源阻抗變化導(dǎo)致增益的改變，這需要特別注意。一般在使用同相放大器時，反相端除了連接反饋電路外，不引入其他的電路。

　　同相放大器的一個常用應(yīng)用是電壓跟隨器，常用的電壓跟隨器，如下所示

　　該電路中R7為保護(hù)電阻，用于防止有大電流流入運(yùn)算放大器的鉗位二極管而燒毀元件。通常在使用同相放大器時需要進(jìn)行相位補(bǔ)償電容，并且為了使系統(tǒng)穩(wěn)定，需要采用大的相位補(bǔ)償電容。所以帶有相位補(bǔ)償電容的電壓跟隨器常應(yīng)用在輸入信號上升速度慢，轉(zhuǎn)換速率小的條件下使用。這時如果處理信號上升速度快和幅值較大的情況，一般采用晶體管設(shè)計(jì)的射極跟隨器或者FET源極跟隨器或者采用專用的電壓跟隨器運(yùn)算放大器。

　　在使用電壓跟隨器時，如果發(fā)生自激震蕩，首先想到的是進(jìn)行相位補(bǔ)償。通過移動極點(diǎn)位置來消除震蕩。第一種方法，在運(yùn)算放大器同相端和反相端串聯(lián)RC電路進(jìn)行相位補(bǔ)償，如下：

      另一種方法在負(fù)載和電壓跟隨器之間串聯(lián)一電阻(負(fù)載表現(xiàn)為容性)，這時需要通過計(jì)算確認(rèn)如果負(fù)載為非容性不會發(fā)生震蕩，如果發(fā)現(xiàn)是運(yùn)算放大器自身?xiàng)l件引起的震蕩，那么這種方法效果就不是很明顯。

　　在使用同相放大器的時候，同相輸入端的電壓范圍需要特別注意，因?yàn)樵谕噙\(yùn)放中，輸入的電壓通過同相輸入端直接輸入到元件內(nèi)部，如果此時沒有注意同相輸入端的電壓輸入范圍，可能會由于超過范圍燒毀運(yùn)算放大器。這時我們常用的限幅電路就派上了用場。

　　當(dāng)電壓信號通過電阻R15輸入時，可能會出現(xiàn)由于放大器自身的輸入電容和其他雜散電容的影響使輸入到運(yùn)算放大器同相端的信號上升變慢的現(xiàn)象，如果發(fā)生這種情況，采用自舉電路也就是增加小電容C4進(jìn)行補(bǔ)償，C4取值一般為

　　C4=(R14/R16)*C3

　　此處C3為輸入端的總電容。如果C4取值大于C3，那么電路會發(fā)生震蕩，因此C4多采用溫度特性好的陶瓷微調(diào)電容，方便一邊觀察波形，一邊進(jìn)行調(diào)整控制。

　　雖然同相運(yùn)放在使用過程中有各種限制和不便之處，但是，其自身特有的特性在一些典型的應(yīng)用環(huán)境中還是有用武之地，這點(diǎn)需要電子工程師特別注意。