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运算放大器选择经验总结

运算放大器 选型指南 技巧 作者:admin 来源:不详 发布时间:2018-01-05 19:35:05   浏览:9

运算放大器(op amp)是整个模拟电路设计的基石,选择一个恰当的放大器对于达到系统设计指标至关重要。

考虑因素:

  1. 运放供电电压大小和方式选择;
  2. 运放封装选择;
  3. 运放反馈方式,即是VFA (电压反馈运放)还是CFA(电流反馈运放);
  4. 运放带宽;
  5. 压摆率大小,这决定全功率信号带宽;
  6. Offset电压和Offset电流选择;
  7. Offset电压随温度的漂移大小,即ΔVoffset/ΔT大小;
  8. 运放输入阻抗选择;
  9. 运放输出驱动能力大小选择;
  10. 运放静态功耗,即ICC电流大小选择;
  11. 运放噪声选择;
  12. 运放驱动负载稳定时间。
在设计开关电源的模拟电路时,有的人根本不知道如何选择运放,手头有什么就用什么,也许你曾经这样做了100次,都幸运的成功了,但是第101次会怎么样呢?另外一些人是恰恰相反,抱着五六本原厂资料翻来翻去,结果好不容易寻到了“梦中情人”,却又买不到。不才向大家推荐一些俗俗的运放,肯定能买到,能适应大多场合。

1. 速度要求不高,或直流放大:

LF441(单),LF442(双),LF444(四),TL084(四)(以上运放为JFET输入,阻抗极高,不必考虑输入端的阻抗平衡)

OP07(单,高精度,有调零端,速度可是特别慢,用于直流放大不错)

2. 速度比较高,音频范围,倍数不超过100:

LF356(单),LF353(双),LF347(四),TL074(四)(以上运放为JFET输入,阻抗极高,不必考虑输入端的阻抗平衡)

OP27(单,高精度,有调零端,速度比LF356快)

NE5534(用于音响放大,音质很好,但输入阻抗低)

3. 高速

OP37(单位频响50MHz,但一定不能用做跟随器!在闭环增益小于5时会自激)

4. 低压或单电源

LM324(太慢)

建议使用Maxim公司产品

其他特殊场合,如视频放大,超线性放大,低漂移等要求,还是要查查资料再说。

"你焊在电路板上的运放不是教科书上的理想运放!"设计电路时,在考虑了你所考虑的全部问题以后,请

注意以下问题.

1. 输出电压摆幅

不要期望一般的运放的输出电压能达到供电电压,哪怕你的负载电阻为10M. 一般的通用运放的输出
电压的峰峰值都与电源相差1~3V.

2. 共模输入电压范围

不要让你的运放的输入端的电位非常接近他的供电电压,否则你会被搞的焦头烂额.例如,你选用的是
LF347运放(多数JFET运放都类似),供电电压为正负12V,正输入端电位为-11V,负输入端为-11.5V,你猜
输出会是什么?或许你猜错了,是-10V.这就是你超出共模电压范围使用的结果.当然,如果你换成LM324,
就没有这种效果了.幸好,现在Maxim公司和NS公司都推出了Rail to Rail运放,他们的共模电压范围和电源电压相同.

3. 输出电压摆率SR

如果你正在用运放放大高频大幅值信号,一定不要忽略SR参数,他表示输出电压每微秒最大的变化量.举例说明,uA741的单位带宽为1MHz,SR=0.7V/us,如果你将他接成跟随器形式(增益=1),此时,如果你输入幅值为-5V~+5V,频率为200KHz的方波,那么,输出结果一定使你大失所望,他的输出居然是一个幅值只有2V左右的怪怪的三角波.

略做补充:

(1)对于低电势放大线路,还要考虑失调,温漂和输入噪音.

(2)对于高精度线路,应注意共模抑制比,一般来说共模抑制比高的OP其线性较好.

(3)注意输入电阻,双极型OP一般在几百K至几十M.

运放的自激有多种可能引起:

1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,则闭环使用必然自激.

2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更大的波动,如此恶性循环,从而产生自激.

3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中,有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放大.如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增益. 与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常重要,可以准确的判断自激的原因.相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原则是尽量增加地线的面积,在运放供电印脚附近,一定是附近增加高频退殴电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.

运放和比较器的区别:

运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控制电路中比较常见,它的作用也不用我去形容了,做这行的都比我清楚。

1、运放可以连接成为比较输出,比较器就是比较。那么市面上为何单独出售两种产品,他们有相同和不同之处是什么呢?

2、比较器输出一般是OC便于电平转换;比较器没有频补,SLEW RATE比同级运放大,但接成放大器易自激。比较器的开环增益比一般放大器高很多,因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化。

3、频响是一方面,另处运放当比较器时输出不稳定,不一定能满足后级逻辑电路的要求。

4、比较器为集电极开路输出,容易输出TTL电平,而运放有饱和压降,使用不便。

关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点:

1、比较器的翻转速度快,大约在NS数量级,而运放翻转速度一般为US数量级(特殊高速运放除外)。

2、运放可以输入负反馈电路,而比较器不能使用负反馈,虽然比较器也有同相和反相两个输入端,但因为其内部没有相位补偿电路,如果输入负反馈,电路不能稳定工作,内部无相位补偿电路,这也是比较器比运放速度快的原因。

编辑:admin  最后修改时间:2018-06-25