运算放大器使用需要注意的6大法则

发布时间:2015-06-25 阅读量:875 来源: 我爱方案网 作者:

【导读】在工程师的眼里,运算放大器算是最普通不过的模拟器件了,广泛用于信号变换调理、ADC采样前端、电源电路等场合中。虽然运放外围电路简单,不过在使用过程中还是有很多需要注意的地方。磨刀不误砍柴工,都来看看吧。

1、注意输入电压是否超限

图1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分,可以看到在电源电压±15V的条件下,输入电压的范围是±13.5V,如果输入电压超出范围,那么运放就会工作不正常,出现一些意料不到的情况。

而有一些运放标注的不是输入电压范围,而是共模输入电压范围,如图1-2是TI的TLC2272数据表的一部分,在单电源+5V的条件下,共模输入范围是0-3.5V.其实由于运放正常工作时,同相端和反相端输入电压基本是一致的(虚短虚断),所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。

运算放大器使用需要注意的6大法则
图1-1
运算放大器使用需要注意的6大法则
图1-2

2、不要在运放输出直接并接电容

在直流信号放大电路中,有时候为了降低噪声,直接在运放输出并接去耦电容(如图2-1)。虽然放大的是直流信号,但是这样做是很不安全的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间,运放输出电流会比较大,而且电容会改变环路的相位特性,导致电路自激振荡,这是我们不愿意看到的。

正确的去耦电容应该要组成RC电路,就是在运放的输出端先串入一个电阻,然后再并接去耦电容(如图2-2)。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流,也不会影响环路的相位特性,可以避免振荡。

运算放大器使用需要注意的6大法则

3、不要在放大电路反馈回路并接电容


如图3-1所示,同样是一个用于直流信号放大的电路,为了去耦,不小心把电容并接到了反馈回路,反馈信号的相位发生了改变,很容易就会发生振荡。所以,在放大电路中,反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。由此延伸至稳压电源电路,如图3-2,并接在反馈脚的C3是错误的。为了降低纹波,可以把C3与R1并联,适当增大纹波的负反馈作用,抑制输出纹波。

运算放大器使用需要注意的6大法则

4、注意运放的输出摆幅

任何运放都不可能是理想运放,输出电压都不可能达到电源电压,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。基于三极管的运放输出幅度的相对值更小,有的运放输出幅度比电源电压要小2~6V,比如NE5532.图4-1就是TI的TLC2272在+5V供电的输出特性,它属于轨对轨运放,如果用该器件作为ADC采样的前级放大(如图4-2),单电源+5V供电,那么当输入接近0V的时候,输入和输出变得非线性的了。解决的方法是引入负电源,比如在4脚加入-1V的负电源,这样在整个输入范围内,输出与输入都是线性的了。

运算放大器使用需要注意的6大法则
图4-1
运算放大器使用需要注意的6大法则

5、注意反馈回路的Layout

反馈回路的元器件必须要靠近运放,而且PCB走线要尽量短,同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理,则会容易引入噪声,严重会导致自激振荡。

6、要重视电源滤波

运放的电源滤波不容忽视,电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放,电源纹波对运放输出干扰很大,弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容,或者再串接一个小电感或者磁珠,效果会更好。

推荐阅读:

【工程师小课堂】深入浅出学习电子电路

无人机联姻互联网,会有怎样的结晶?

5G还是2.4G?路由器的世界你该懂的

相关资讯
面板双虎6月营收承压 大摩预警第三季度价格疲软延续

中国台湾面板大厂友达光电与群创光电相继公布2025年6月营收数据,显示行业整体仍面临下行压力。友达光电6月合并营收为219.2亿元新台币,环比下滑9.3%,同比减少13.1%。群创光电当月营收185亿元新台币,较5月微降1.14%,同比略减1.23%。

三星显示加速推进,为苹果可折叠iPhone铺平OLED道路

全球显示技术领导者三星显示(Samsung Display)已正式启动为苹果公司(Apple Inc.)专属可折叠iPhone打造OLED显示屏的生产准备工作。据悉,这一关键举措的核心是在其韩国忠清南道牙山的A3工厂内,建设一条专为可折叠面板设计的全新生产线。消息人士透露,该产线所需的关键设备更换与调试工作已于2023年下半年全面展开,目前项目进展顺利,已进入最后的冲刺与收尾阶段,为后续的批量试产和最终量产奠定了坚实基础。

赛力斯2025上半年预盈超27亿,净利润同比劲增最高近97%

7月10日,中国新能源汽车领域的重要参与者赛力斯集团(601127.SH)发布了2025年半年度业绩预告。公告显示,公司预计2025年1至6月实现归属于上市公司股东的净利润在27亿元至32亿元之间,相比上年同期的16.25亿元,同比增幅达到66.2%至96.98%,展现出强劲的增长势头。

联发科Q2营收突破1500亿台币,AI与定制化芯片驱动未来增长

联发科技(MediaTek)公布2024年6月合并营收达564.34亿台币,强势重返500亿大关,创下近33个月新高。该业绩较上月增长24.9%,同比提升30.9%,显著拉动第二季度整体表现达标。

革命性零恢复特性!Nexperia发布1200V SiC二极管攻占工业能源市场

在全球能源效率需求持续提升的背景下,宽禁带半导体技术迎来爆发式增长。Nexperia作为功率电子领域的领先企业,近期扩充了其碳化硅(SiC)产品线,推出两款1200V/20A规格的肖特基二极管——PSC20120J与PSC20120L。这两款新器件瞄准工业级高能效应用场景,为解决高功率系统能量转换损耗问题提供了创新解决方案。