運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)中需要注重的細(xì)節(jié)問題

　　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：

　　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)償通常可以理解為使相移增大的補(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。總之，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。

　　以上為運(yùn)放電路設(shè)計(jì)中容易出現(xiàn)的問題和合適的解決方案，希望對(duì)大家有所啟發(fā)。更希望大家留言，共同提高!