来源:电子工程专辑

一、偏置电流如何补偿

对于我们常用的反相运算放大器,其典型电路如下:

在这种情况下,R3为 平衡电阻,其大小计算公式一般为 这些运算放大器知识你注意到了吗,这样,在可以很好的保证运放的电流补偿,使正负端偏置电流相等。若这些运算放大器知识你注意到了吗 时,甚至取值更大时,会产生更大的噪声和飘逸。但是,应大于输入信号源的内阻。

善于思考的工程师都会想到,当为同相放大器的时候,其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路:

在同相比例运放中偏置电阻大小为 这些运算放大器知识你注意到了吗,当计算出的Rp为负值时,需要将该电阻移动到正相端,与R1串联在输入端。

这里额外多插入一句,同相比例运放具有高输入阻抗,低输出阻抗的特性,广泛应用在前置运放电路中。

二、 调零电路种种

今天运放已经发展的很迅速,附注功能各式各样,例如有些运放已经具有了调零的外接端口,此时依据数据手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。例如LF356运放,其典型电路如下:

另外一些低成本的运放或许不带这些自动调节功能,那么作为设计师的我们也不为难,通过简单的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。

当要进行通常在补偿电路中增加一个三极管电路,利用PN结的温度特性,完成运放的温度补偿。例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K反馈电阻之间。

三、 相位补偿如何选择

当我们阅读一个集成运放数据手册的时候,会发现集成运放的内部其实是一个多级的放大器,因此,不可避免的对系统引入了极点使得电路需要进行相位补偿。通常采用超前补偿、滞后补偿和滞后-超前补偿。

所谓的超前补偿就是相移减小的补偿,通俗的讲就是使电路出现零点,在该频率处的输出信号比输入信号的相位超前45°。通过计算将出现极点的频率点人工设计出一个零点,从而使系统变得稳定。

滞后补偿通常可以理解为使相移增大的补偿。可以使主极点频率降低,使放大器频带变窄,这样,就可以使运放电路在有限的带宽内只有一个极点,使运放电路变得容易调整。

第三种就是超前-滞后补偿,即采用合适的方法来处理运放单元。总之,万变不离其踪。

四、 容性负载改怎么处理

在平时的电子电路设计中,会由于不小心或者不注意负载的特性,而使电路变得震荡,这时,我们就应该注意负载的特性了。

通常情况下,当负载为容性,通过估计其电容值小于2000pF时,通过在负载和运放的输出端串联一个小的电阻来消除震荡。电阻R2的大小为10-300Ω之间。

当负载较大时,我们采用如下的方案进行消除:

补偿电容C2与反馈电阻R3构成超前补偿网络,形成新的零点,抵消容性负载Cl和运放输出电阻Ro构成的新极点,从而达到消除震荡的目的。此时的补偿电容C2大小为C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取经验值10-300Ω。

以上为运放电路设计中容易出现的问题和合适的解决方案,希望对大家有所启发。更希望大家留言,共同提高!

设计高稳定性运算放大器电路秘籍

在模拟电子的设计过程中,经常会使用到运算放大器,其中的负反馈更是家常便饭:负反馈可以抑制增益不稳定,减小元器件引入的非线性误差,减小温漂、阻抗变换和扩展频带等作用。然而,尽管负反馈的使用会使设计的电路在一定程度更加稳定,但是,如果没有注意设计的关键,也会出现使电路变的不稳定的情况。下面介绍设计高稳定行运算放大器电路的关键技术:

(1)接地技术

在进行运算放大线路设计过程中,会有两个地线:信号地和电源地。在这两个地线的处理过程中,有很多的方法,但仍需要注意:信号地连接主要的电路部分,如:信号放大电路,反馈网络等;电源地是常见的,在电路设计中,该线主要为各个元器件地线的回路,这样可以减小干扰,保证运算放大器的稳定!

(2)电源滤波

为防止电源电流的变化引起运放输入端的简介反馈通路,这时需要对电源进行滤波,为打破该反馈通路,推荐使用0.01uf-0.1uf的电容对电源进行旁路,最好采用低ESR和低ESL的贴片式的陶瓷电容。在电路布局中必须是引线长度尽量短,此时的反馈网络元件的位置也要靠近反向输入管脚,以便使杂散电容最小,确保运算放大器电路的高稳定性。

(3)电路的极零点分析

在运算放大电路设计中,我们常用的设计方案有放大、滤波、比较器和施密特触发器等等。但是,我们在设计过程中,需要把持运算放大器稳定的精髓:传递函数。

通过列出运算放大器的传递函数,可以从中得到运算放大器的极点和零点,这对保持运算放大器的稳定有着重要的作用:极点减小了幅值(有利于稳定),也减少了相位裕度(不利于稳定);零点则增大了幅值(不利于稳定),但增大了相位裕度(利于稳定);在复平面的右半平面的零点,既增大了幅值,又减少了相位裕度。

在实际的电路设计中,只要能找到运算放大器的主副极点,工作算是完成了一大半,剩余的部分就是针对不同的模型采用不同的补偿方法来消除相应的零点和极点,使系统更加稳定:

常用的稳定运算放大电路方法:

1、在输入端正负输入端增加串联电阻,降低环路增益,达到系统的稳定;
2、在运放的输入端有时会有高直流噪声增益,这时需要正负输入端串联RC网络来稳定系统;
3、在反馈回路中增加一个电容,引起相位超前补偿达到稳定的效果

运算放大器的设计是一个小系统设计,只有将该部分达到稳定,才能使整体系统设计达到稳定。