运放使用指南.doc

------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————运放使用指南 1、反相放大器( The Inverting Amplifier ) 基本反相放大器电路如图 1 所示。其中, Vo??RR2?Vi , R3?R1||R2 ,当2 的数值远小于 R1R1Viop 开环增益时,这个数值就是反相放大器的增益,运算放大器的输入阻抗就是 R1 的值, o 闭环增益带宽? 单位增益带宽 1? 闭环增益图1 反相放大器在设计时要注意的是: R3 的阻值应该等于 R1和 R2 的并联阻值,以减小输入偏置电流所带来的失调电压。输出失调电压? 输入失调电压? 闭环增益。运放输入端失调电压的主要来源是偏置电流( Input bias current ) 和输入失调电压( Input offest voltage )。对于一个给定的 op ,输入失调电压就已经确定了,但是由于输入失调电流所带来的失调电压与所采用的电路的结构有关系。为了在不使用使调整电路的情况下, 减小输入偏置电流所带来的失调电压, 应该使得同相输入端和反相输入端对地直流电阻相等, 使得由于偏置电流在输入电阻上压降所带来的失调电压相互抵消。在低内阻信号源的放大器中, op 的输入失调电压将成为失调电压误差的主要来源。在高输入阻抗的情况下, 失调电压可以采用 R3 的阻值来调整, 利用输入偏置电流在其上的压降来对输入失调电压做------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————补偿(即用这个得到的压降来抵消输入失调电压)。在交流耦合时,失调电压并不显得很重要。这时的主要问题是: 失调电压减小了输入电压峰——峰值的线性动态范围。工作范围在闭环状态下的 op 和其反馈网络的增益——频率特性为了实现稳定, op 和反馈环路对任何频率的信号,在环路增益大于 1 时的环路相移的角度绝对不能超过 180 。在实践上, 为了达到稳定条件, 相移角度不应该接近 180 。对于一个给定的 op 放大器电路, 在进行电容补偿是需要在稳定性和带宽之间进行权衡。加大补偿电容可以提高稳定性。但是牺牲了放大器的增益带宽, 反之亦然。 oo 2 、同相放大器( The Non-Inverting Amplifier ) 图2 是高输入阻抗的同相放大器电路,其闭环放大倍数?1?R2 , R1 单位增益带宽其 3dB 带宽? 。和反相电路相比,其闭环增益最大的不同点在于, 其输出信号和输入信号是同相的, 且其输入阻抗是相当高的,为 op 差模输入阻抗与环路增益的乘积( 环路增益? R2 o 开环增益) 。对于图 2 所示闭环增益------------------------------------------------------------------------------------------------ ——————————————————————————————————————图2 同相放大器电路, 除了一点之外, 均和反相放大器相同, 在输入端悬浮的状态下,本电路的输出可能绝和,这点在要求 op 输出电压范围能够达到电源电压范围的时候很重要,对补偿的讨论和反相放大器相同。 2、单位增益缓冲器( The Unity-Gain Buffer ) 单位增益缓冲器如图 3 所示。该电路在所有的放大组态电路中,具有最高输入阻抗。其输入阻抗为开环增益与差模输入阻抗之积和共模输入阻抗串联。其增益误差为开环增益的倒数。本电路在设计时应注意的事项有3 个: ①必须对 op 在单位增益状态下做补偿;②输出电压的摆幅可能会被 op 的共模范围所限制; ③在输入超过共模范围时,有的 op 可能会进入阻塞状态。例如, LM10 7 可以避免上述问题。另外, 也可以选用高速 op ,例如 LM102 。单电源运放中将信号提高至 Vcc 的电路电路如图 4 所示。在图 4a) 所示电路中, C 的作用是避免当调整 R2 时, A 点直流电位随之变化。图 4b) 所示电路中, Cin 是用来阻止电路产生直流放大, 电路只对交流产生放大作用。 R1 Vio图3 单位增益缓冲器 2o ---------------------------------------------------------------