操作放大器是工科学生熟悉的一个词。操作放大器作为最常用的模拟器件,广泛应用于信号转换调节ADC采样前端和电源电路等场合。大家在学习模电课程的时候,都已经学会了运放的设计。然而在使用运放的时候,又有哪些需要注意的呢?
1.注意输入电压是否超限
图1-1是ADI的OP07数据表中输入电气特性的一部分可以看到电源电压±15V输入电压的范围是±13.5V,如果输入电压超过范围,则运输将异常工作,并出现一些意想不到的情况。
图1-1
有些运输标记的不是输入电压范围,而是共模输入电压范围,如图1-2所示TI的TLC2272数据表的一部分是单电源 5V共模输入范围为0-3.5V.事实上,由于输入电压与相端和反相端的输入电压基本相同(虚短),输入电压范围与共模输入电压范围相同。
图1-2
2.运输和输出不得直接连接电容
在直流信号放大电路中,有时为了降低噪声,直接输出并连接到去耦电容器(如图2-1所示)。虽然放大是直流信号,但这是非常不安全的。当有阶跃信号输入或上电时,输出电流相对较大,电容器会改变环的相位特性,导致电路自激振荡,这是我们不想看到的。
正确的去耦电容应该组成RC电路是将电阻串入输出端,然后连接到去耦电容器(如图2-2所示)。这可以大大降低输出的瞬时电流,不影响环的相位特性,避免振荡。
3.放大电路反馈电路不要连接电容
如图3-1所示,它也是一个用于放大直流信号的电路。为了去耦,电容被意外接收到反馈电路。反馈信号的相位发生变化,容易振荡。因此,在放大电路中,反馈电路不能添加任何影响信号相位的电路。它延伸到稳压电源电路,如图3-2所示,并连接到反馈脚C3是错误的。为了减少纹波,可以使用C3与R并联,适当增加纹波的负反馈,抑制输出纹波。
4.注意输出摆幅
任何运输都不可能是理想的运输,输出电压不能达到电源电压,一般基于MOS的运放都是轨对轨运放,在空载情况下输出可以达到电源电压,但是输出都会带一定的负载,负载越大,输出降落越多。基于三极管的运输输出范围相对值较小,部分运输输出范围小于电源电压2~6V,比如NE5532.图4-1就是TI的TLC2272在 5V如果使用该装置作为供电的输出特性,则属于轨道对轨运放ADC采样前级放大(如图4-2所示),单电源 5V供电时,当输入接近0时V当输入和输出变得非线性时。解决的方法是引入负电源,比如在4脚加入-1V负电源,在整个输入范围内,输出和输入是线性的。
图4-1
5.注意反馈回路Layout
反馈电路的组件必须靠近运输,PCB布线应尽可能短,避免数字信号、晶体振动等干扰源。反馈电路布局不合理,容易引起噪声,严重导致自激振荡。
6.注意电源滤波
放电的电源滤波器不容忽视,电源的质量直接影响输出。特别是对于高速运输,电源纹波对运输和放电的输出有很大的干扰,如果不好,就会变成自激振荡。因此,最好的运输和放电滤波器是在放电电源脚旁边添加0.1uF去耦电容和几十个uF钽电容,或串联一个小电感或磁珠,效果会更好。