運(yùn)算放大器選擇經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
運(yùn)算放大器(op amp)是整個(gè)模擬電路設(shè)計(jì)的基石，選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)姆糯笃鲗?duì)于達(dá)到系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)至關(guān)重要。
考慮因素：
- 運(yùn)放供電電壓大小和方式選擇;
- 運(yùn)放封裝選擇;
- 運(yùn)放反饋方式，即是VFA (電壓反饋運(yùn)放)還是CFA(電流反饋運(yùn)放);
- 運(yùn)放帶寬;
- 壓擺率大小，這決定全功率信號(hào)帶寬;
- Offset電壓和Offset電流選擇;
- Offset電壓隨溫度的漂移大小，即ΔVoffset/ΔT大小;
- 運(yùn)放輸入阻抗選擇;
- 運(yùn)放輸出驅(qū)動(dòng)能力大小選擇;
- 運(yùn)放靜態(tài)功耗，即ICC電流大小選擇;
- 運(yùn)放噪聲選擇;
- 運(yùn)放驅(qū)動(dòng)負(fù)載穩(wěn)定時(shí)間。
1. 速度要求不高，或直流放大：
LF441(單),LF442(雙),LF444(四),TL084(四)(以上運(yùn)放為JFET輸入，阻抗極高，不必考慮輸入端的阻抗平衡)
OP07(單，高精度，有調(diào)零端，速度可是特別慢,用于直流放大不錯(cuò))
2. 速度比較高，音頻范圍，倍數(shù)不超過(guò)100：
LF356(單),LF353(雙),LF347(四),TL074(四)(以上運(yùn)放為JFET輸入，阻抗極高，不必考慮輸入端的阻抗平衡)
OP27(單，高精度，有調(diào)零端，速度比LF356快)
NE5534(用于音響放大，音質(zhì)很好，但輸入阻抗低)
3. 高速
OP37(單位頻響50MHz,但一定不能用做跟隨器!在閉環(huán)增益小于5時(shí)會(huì)自激)
4. 低壓或單電源
LM324(太慢)
建議使用Maxim公司產(chǎn)品
其他特殊場(chǎng)合，如視頻放大，超線性放大，低漂移等要求，還是要查查資料再說(shuō)。
"你焊在電路板上的運(yùn)放不是教科書(shū)上的理想運(yùn)放!"設(shè)計(jì)電路時(shí),在考慮了你所考慮的全部問(wèn)題以后,請(qǐng)
注意以下問(wèn)題.
1. 輸出電壓擺幅
不要期望一般的運(yùn)放的輸出電壓能達(dá)到供電電壓,哪怕你的負(fù)載電阻為10M. 一般的通用運(yùn)放的輸出
電壓的峰峰值都與電源相差1~3V.
2. 共模輸入電壓范圍
不要讓你的運(yùn)放的輸入端的電位非常接近他的供電電壓,否則你會(huì)被搞的焦頭爛額.例如,你選用的是
LF347運(yùn)放(多數(shù)JFET運(yùn)放都類(lèi)似),供電電壓為正負(fù)12V,正輸入端電位為-11V,負(fù)輸入端為-11.5V,你猜
輸出會(huì)是什么?或許你猜錯(cuò)了,是-10V.這就是你超出共模電壓范圍使用的結(jié)果.當(dāng)然,如果你換成LM324,
就沒(méi)有這種效果了.幸好,現(xiàn)在Maxim公司和NS公司都推出了Rail to Rail運(yùn)放,他們的共模電壓范圍和電源電壓相同.
3. 輸出電壓擺率SR
如果你正在用運(yùn)放放大高頻大幅值信號(hào),一定不要忽略SR參數(shù),他表示輸出電壓每微秒最大的變化量.舉例說(shuō)明,uA741的單位帶寬為1MHz,SR=0.7V/us,如果你將他接成跟隨器形式(增益=1),此時(shí),如果你輸入幅值為-5V~+5V,頻率為200KHz的方波,那么,輸出結(jié)果一定使你大失所望,他的輸出居然是一個(gè)幅值只有2V左右的怪怪的三角波.
略做補(bǔ)充:
(1)對(duì)于低電勢(shì)放大線路,還要考慮失調(diào),溫漂和輸入噪音.
(2)對(duì)于高精度線路,應(yīng)注意共模抑制比,一般來(lái)說(shuō)共模抑制比高的OP其線性較好.
(3)注意輸入電阻,雙極型OP一般在幾百K至幾十M.
運(yùn)放的自激有多種可能引起:
1. 補(bǔ)償不足. 例如OP37等運(yùn)放,在設(shè)計(jì)時(shí),為了提高高頻響應(yīng),其補(bǔ)償量較小,當(dāng)反饋較深時(shí)會(huì)出現(xiàn)自激現(xiàn)象.通過(guò)測(cè)量其開(kāi)環(huán)響應(yīng)的BODE圖可知,隨著頻率的提高,運(yùn)放的開(kāi)環(huán)增益會(huì)下降,如果當(dāng)增益下降到0db之前,其相位滯后超過(guò)180度,則閉環(huán)使用必然自激.
2. 電源回饋?zhàn)约?從運(yùn)算放大器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分析,他是一個(gè)多級(jí)的放大電路,一般的運(yùn)放都由3級(jí)以上電路組成,前級(jí)完成高增益放大和電位的移動(dòng),第2級(jí)完成相位補(bǔ)償功能,末級(jí)實(shí)現(xiàn)功率放大.如果供給運(yùn)放的電源的內(nèi)阻較大,末級(jí)的耗電會(huì)造成電源的波動(dòng),此波動(dòng)將影響前級(jí)的電路的工作,并被前級(jí)放大,造成后級(jí)電路更大的波動(dòng),如此惡性循環(huán),從而產(chǎn)生自激.
3. 外界干擾. 確切的說(shuō),這并不算自激,但現(xiàn)象和自激相似.輸出產(chǎn)生和輸入無(wú)關(guān)的信號(hào).因?yàn)槲覀兲幱谝粋(gè)電磁波籠罩的環(huán)境之中,有50Hz和100Hz的工頻干擾,數(shù)百Hz的中波廣播干擾,數(shù)MHz的短波干擾,幾十到幾百Hz的電視廣播和FM廣播干擾,1GHz左右的無(wú)線通訊干擾等.如果電路設(shè)計(jì)屏蔽不佳,干擾自然會(huì)引入電路,并被放大.如果電路出現(xiàn)自激現(xiàn)象,首先應(yīng)該判斷是哪種原因造成的.第一種自激出現(xiàn)在運(yùn)放閉環(huán)使用,而且增益較低的情況下,一般只有增益小于10的情況下才能出現(xiàn).其實(shí)這種自激最好解決,正確的選擇運(yùn)放即可,對(duì)于一些高速運(yùn)放,其廠家手冊(cè)中都會(huì)注明最低的閉環(huán)增益. 與此相反,后兩種情況都是在高增益情況下發(fā)生,這一點(diǎn)非常重要,可以準(zhǔn)確的判斷自激的原因.相對(duì)而言,后兩種自激較難解決,本人不謙虛的說(shuō),只有具有一定的模擬電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),才有可能避免以上情況的發(fā)生.基本原則是盡量增加地線的面積,在運(yùn)放供電印腳附近,一定是附近增加高頻退毆電容,采用高頻屏蔽等方法消除自激,減小干擾.
運(yùn)放和比較器的區(qū)別：
運(yùn)算放大器與專(zhuān)用比較器在變頻器主控板的控制電路中比較常見(jiàn)，它的作用也不用我去形容了，做這行的都比我清楚。
1、運(yùn)放可以連接成為比較輸出，比較器就是比較。那么市面上為何單獨(dú)出售兩種產(chǎn)品，他們有相同和不同之處是什么呢?
2、比較器輸出一般是OC便于電平轉(zhuǎn)換;比較器沒(méi)有頻補(bǔ)，SLEW RATE比同級(jí)運(yùn)放大，但接成放大器易自激。比較器的開(kāi)環(huán)增益比一般放大器高很多，因此比較器正負(fù)端小的差異就引起輸出端變化。
3、頻響是一方面，另處運(yùn)放當(dāng)比較器時(shí)輸出不穩(wěn)定，不一定能滿足后級(jí)邏輯電路的要求。
4、比較器為集電極開(kāi)路輸出，容易輸出TTL電平，而運(yùn)放有飽和壓降，使用不便。
關(guān)于運(yùn)算放大器與專(zhuān)用比較器的區(qū)別可分為以下幾點(diǎn)：
1、比較器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在NS數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為US數(shù)量級(jí)(特殊高速運(yùn)放除外)。
2、運(yùn)放可以輸入負(fù)反饋電路，而比較器不能使用負(fù)反饋，雖然比較器也有同相和反相兩個(gè)輸入端，但因?yàn)槠鋬?nèi)部沒(méi)有相位補(bǔ)償電路，如果輸入負(fù)反饋，電路不能穩(wěn)定工作，內(nèi)部無(wú)相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運(yùn)放速度快的原因。
編輯：admin 最后修改時(shí)間：2018-06-25
