运算放大器常见问题

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使用运算放大器应注意的几个问题

使用运算放大器应注意的几个问题

使用运算放大器应注意的几个问题1、选用元件集成运算放大器按其技术指标可分为通用型、高速型、高阻型、低功耗性、大功率型、高精度型等;按其内部电路可分为双极型(由晶体管组成)和单极型(由场效晶体管组成);按每一集成片中运算放大器的数目可分为单运放、双运放和四运放。

通常根据实际要求来选用运算放大器。

如测量放大器的输入信号微弱,它的第一级应选用高输入电阻、高共模抑制比、高开环电压放大倍数、低失调电压及低温度漂移的运算放大器。

选好后,根据管脚图和符号图连接外部电路,包括电源、外接偏置电阻、消振电路及调零电路等。

2、消振由于运算放大器内部晶体管的极间电容和其他寄生参数的影响,很容易产生自激振荡,破坏正常工作。

为此,在使用时要注意消振。

通常是外接RC消振电路或消振电容,用它来破坏产生自激振荡的条件。

是否已消振,可将输入端接“地”,用示波器观察输出端有无自激振荡。

目前由于集成工艺水平的提高,运算放大器的内部已有消振元件,毋需外部消振。

3、调零由于运算放大器内部参数不可能完全对称,以至于当输入信号为零时,仍有输出信号。

为此,在使用时要外接调零电路。

如图所示的F007运算放大器,它的调零电路由-15V,1kΩ和调零电位器组成。

先消振,再调零,调零时应将电路接成闭环。

一种是无输入时调零,即将两输入端接“地”,调节调零电位器,使输出电压为零。

另一种是在有输入时调零,即按已知输入信号电压计算输出电压,而后将实际值调整到计算值。

4、保护(1)输入端保护当输入端所加的差模和共模电压过高时会损坏输入级的晶体管。

为此,在输入端接入反向并联的二极管,如图1所示,将输入电压限制在二极管的正向电压降以下。

(2)输出端保护为了防止输出端电压过大,可利用稳压管来保护,如图2所示,将两个稳压管反向串联,将输出电压限制在()的范围内。

是稳压管的稳定电压,是它的正向电压降。

图1输入端保护图2 输出端保护(3)电源保护为了防止正、负电源反接,可用二极管来保护,如图3所示。

运算放大器虚短虚断

运算放大器虚短虚断

运算放大器虚短虚断运算放大器作为一种重要的电子元器件,广泛应用于各种电路中。

然而,在使用运算放大器时,经常会遇到虚短虚断的问题,这不仅会影响电路的正常工作,还会导致电路出现故障。

因此,了解运算放大器虚短虚断的原因及解决方法,对于保证电路的正常运行具有重要意义。

一、运算放大器的基本工作原理运算放大器是一种高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的电子元器件,它可以将微小的输入信号放大成为大的输出信号。

运算放大器的基本工作原理是:将输入信号作为运算放大器的输入电压,经过放大器放大后,输出电压与输入电压之间的差距被放大。

运算放大器的输出电压可以是正极性或负极性,也可以是交替变化的。

二、运算放大器的虚短虚断现象虚短是指运算放大器输出端到地之间的电阻非常小,甚至可以忽略不计。

虚短通常是由于运算放大器输出端的电源引脚与地之间的电容导致的。

当运算放大器的输出端与地之间的电容非常小或者接近于零时,就会出现虚短现象。

虚断是指运算放大器输出端到地之间的电阻非常大,甚至可以无穷大。

虚断通常是由于运算放大器输出端的电源引脚与地之间的电容导致的。

当运算放大器的输出端与地之间的电容非常大或者接近于无穷大时,就会出现虚断现象。

三、运算放大器虚短虚断的原因运算放大器虚短虚断的主要原因是输出端的电源引脚与地之间的电容。

当运算放大器输出端的电源引脚与地之间的电容非常小或者接近于零时,电容会形成一个短路,导致输出端到地之间的电阻非常小,出现虚短现象。

当运算放大器输出端的电源引脚与地之间的电容非常大或者接近于无穷大时,电容会形成一个断路,导致输出端到地之间的电阻非常大,出现虚断现象。

四、运算放大器虚短虚断的解决方法1、减小输出端的电源引脚与地之间的电容。

可以通过增加输出端的电源引脚与地之间的电阻或者加入一个电容器来实现。

2、增加输出端的电源电压。

增加输出端的电源电压可以提高输出端的输出电压,从而减小虚短虚断的影响。

3、增加负载电阻。

增加负载电阻可以减小输出端的输出电流,从而减小虚短虚断的影响。

运算放大器的虚短和虚断讲解

运算放大器的虚短和虚断讲解

运算放大器的虚短和虚断讲解运算放大器是一种用于放大电压信号的电子设备。

在实际应用中,有时会出现虚短和虚断的问题,这会对运算放大器的工作产生影响。

本文将分别对虚短和虚断进行讲解。

一、虚短虚短是指运算放大器输入端之间存在较低的电阻,导致输入电压之间发生短路。

虚短可能会导致以下问题:1.输入电流不稳定:当输入端发生虚短时,输入电流会受到虚短处电压的影响,导致输入电流的大小不稳定。

这会使得运算放大器的输出电压不可预测,进而影响系统的整体性能。

2.功率消耗增加:虚短会导致输入电流的增加,从而增加运算放大器内部的功率消耗。

这会导致设备发热问题,并可能降低设备的寿命。

3.电压失真:虚短会导致输入电压之间发生短路,进而影响运算放大器的增益特性。

这会导致输出电压的失真,使得信号无法得到准确放大。

为解决虚短问题,可以采取以下措施:1.增加输入电阻:通过增加运算放大器的输入电阻,可以有效降低输入端之间的电流流动,从而减小虚短的影响。

常用的方法是使用差分输入结构的运算放大器,差分输入结构具有较高的输入电阻。

2.提供电流源:在虚短的输入端引入电流源,可以使输入电流保持稳定。

电流源可以是一个恒流源或者电压源和电阻组成的电流源。

3.使用隔离器件:在输入端之间引入隔离器件,可以有效隔离输入端之间的电流流动,从而减小虚短的影响。

常用的隔离器件有电流隔离器和光耦隔离器等。

二、虚断虚断是指运算放大器输入端之间存在较高的电阻,导致输入电压之间无法建立有效的电连接。

虚断可能会导致以下问题:1.输入信号丢失:当输入端发生虚断时,输入信号无法正常传输到运算放大器内部,导致无法实现信号放大。

这会使得系统无法正常工作。

2.增益降低:虚断会导致输入端之间的电压差增大,从而使得运算放大器的增益降低。

这会导致输出信号的放大效果不理想,无法满足系统的需求。

3.噪声干扰增加:虚断会使得输入端之间的电阻增大,从而增加输入端的热噪声。

这会导致系统的信噪比下降,影响系统的性能。

关于运算放大器的几个容易忽略的问题

关于运算放大器的几个容易忽略的问题

关于运算放大器的几个容易忽略的问题1:传感器+运算放大器+ADC+处理器是运算放大器的典型应用电路,在这种应用中,一个典型的问题是传感器提供的电流非常低,在这种情况下,如何完成信号放大?ANSWER:对于微弱信号的放大,只用单个放大器难以达到好的效果,必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段,而使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。

这种同步检测电路类似于锁相放大器结构,包括传感器的方波激励、电流转电压放大器和同步解调三部分。

需要注意的是电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。

另外同步解调需选用双路的SPDT 模拟开关。

另外,在运放、电容、电阻的选择和布板时,要特别注意选择高阻抗、低噪声运算和低噪声电阻。

同时还应考虑以下几点:(1)电路设计时注意平衡的处理,尽量平衡,对于抑制干扰有效,这些在美国国家半导体、BB(已被TI 收购)、ADI 等公司关于运放的设计手册中均可以查到。

(2)推荐加金属屏蔽罩,将微弱信号部分罩起来(开个小模具),金属体接电路地,可以大大改善电路抗干扰能力。

(3)对于传感器输出的nA 级,选择输入电流pA 级的运放即可(如果对速度没有多大的要求),运放也不贵。

仪表放大器当然最好了,就是成本高些。

(4)若选用非仪表运放,反馈电阻就不要太大了,M 欧级好一些。

否则对电阻要求比较高。

后级再进行2 级放大,中间加入简单的高通电路,抑制50Hz 干扰。

2:在双电源运放在接成单电源电路时,在偏置电压的设置方面会遇到一些两难选择,比如作为偏置的直流电压是用电阻分压好还是接参考电压源好?ANSWER:其实用何种方式不是绝对的。

需要知道的是双电源运放改成单电源电路时,如果采用基准电压的话,效果最好。

这种基准电压使系统设计得到最小的噪声和最高的PSRR。

但若采用电阻分压方式,必须考虑电源纹波对系统的影响,这种用法噪声比较高,PSRR比较低。

3:一般压电加速度传感器会接一级电荷放大器来实现电荷——电压转换,可是在传感器动态工作时,电荷放大器的输出电压会有不归零的现象(零漂现象)发生,如何解决这个问题?ANSWER:有几种可能性会导致零漂:(1)反馈电容ESR特性不好,随电荷量的变化而变化;(2)反馈电容两端未并上电阻,为了放大器的工作稳定,减少零漂,在反馈电容两端并上电阻,形成直流负反馈可以稳定放大器的直流工作点;(3)可能挑选的运算放大器的输入阻抗不够高,造成电荷泄露,导致零漂。

运算放大器练习题

运算放大器练习题

运算放大器练习题运算放大器是一种常见的电子设备,用于放大电信号或进行信号处理。

它在各种电子系统中起着关键作用,例如音频放大器、通信设备、测量仪器和控制系统等。

在学习运算放大器的过程中,练习题是巩固知识和提高技能的重要途径。

本文将介绍一些运算放大器的练习题,帮助读者加深对该主题的理解。

1. 基本运算放大器配置首先,让我们从最基本的运算放大器配置开始。

考虑一个非反馈运算放大器电路,其输入电阻为10 kΩ,增益为1000。

试计算以下问题:a) 如果输入电压为2 mV,输出电压是多少?b) 如果输入电压为-1 V,输出电压是多少?c) 如果输入电阻减小到5 kΩ,增益是否会改变?2. 反馈电阻配置接下来,我们将研究反馈电阻对运算放大器性能的影响。

考虑一个反馈运算放大器电路,其增益为100,反馈电阻为10 kΩ。

试计算以下问题:a) 如果输入电压为1 V,输出电压是多少?b) 如果反馈电阻减小到5 kΩ,输出电压会发生什么变化?c) 增益会随着反馈电阻的变化而改变吗?3. 非理想运算放大器现实中,运算放大器可能存在非理想性质,例如输入偏置电流、输出电阻、有限的带宽等。

考虑一个非理想运算放大器电路,其输入偏置电流为10 nA,输出电阻为100 Ω,增益为100。

试计算以下问题:a) 如果输入电压为1 mV,输出电压是多少?b) 输入偏置电流会对输出电压产生什么影响?c) 输出电阻对电路性能有什么影响?4. 运算放大器应用最后,让我们探讨一些运算放大器的实际应用。

选择一个应用场景,例如温度测量或光电检测,并解释如何使用运算放大器实现该应用。

详细讨论该应用的电路设计和工作原理,并提供示意图。

通过完成以上练习题,读者可以巩固和加深对运算放大器的理解。

同时,这些练习题也提供了实际应用方面的思考,帮助读者将所学知识应用于实际问题的解决。

希望本文对读者在学习和实践中有所帮助。

运算放大器虚短

运算放大器虚短

运算放大器虚短
运算放大器是一种重要的电子器件,常用于信号放大、运算和滤波等应用中。

然而,有时候运算放大器可能会出现虚短的问题。

所谓运算放大器虚短,是指运算放大器输入端到输出端之间出现非常低的电阻,导致电流可以绕过运算放大器的放大电路,直接从输入端流向输出端。

这种情况会导致运算放大器的放大功能失效,输出信号无法按照预期进行放大。

运算放大器虚短通常有以下几种原因:
1. 焊接问题:如果运算放大器的引脚焊接不良,接触不良或者存在短路等问题,就会导致虚短现象的发生。

2. 电路设计问题:如果电路设计中存在问题,例如接线错误、电阻或电容的数值选择不当等,也可能导致运算放大器虚短。

3. 元件老化:随着时间的推移,运算放大器内部的元件可能会老化,导致出现虚短现象。

对于运算放大器虚短的处理,可以采取以下方法:
1. 检查焊接问题:首先要检查运算放大器的焊接情况,确保引脚的接触良好,没有短路或开路等问题。

2. 重新设计电路:如果发现电路设计存在问题,应该重新设计电路,并确保电阻、电容等元件的数值选择合适。

3. 更换运算放大器:如果运算放大器的内部元件老化,只能通过更换新的运算放大器来解决虚短问题。

总之,运算放大器虚短是一种常见的问题,但通过检查焊接问题、重新设计电路或更换运算放大器来解决,可以恢复运算放大器的正常工作,确保信号的正确放大。

运算放大器波形失真原因

运算放大器波形失真原因

运算放大器波形失真原因运算放大器是一种常用的电子设计元件,用于放大电压、电流或功率等信号。

它的重要应用包括电视和音频设备、通信系统、计算机硬件等。

然而,在实际应用中,我们可能会遇到波形失真的问题,即放大后的信号波形出现畸变。

波形失真可能由多种原因引起,下面我将对其进行详细的讨论。

1.频率响应不平坦:运算放大器通常具有一个指定的增益带宽积(GBW),定义为放大器的开环增益乘以其3dB截止频率。

当输入信号频率超过GBW时,放大器的放大倍数会下降,导致波形失真。

这种失真称为高频截断失真,通常会使波形变得平坦或产生振荡。

2.非线性增益响应:运算放大器的放大特性应当是线性的,即输入信号和输出信号之间存在简单的比例关系。

然而,操作放大器通常会导致非线性增益响应,使输出信号失真。

非线性增益响应可能由于放大器本身的非线性特性,如饱和效应、漏斗效应等引起。

3.输入电平范围限制:运算放大器通常有一个最大可接受输入电压范围。

当输入信号超过这个范围时,放大器可能会进入饱和状态,导致输出失真。

此外,输入电平过低可能导致动态范围不足,使得较小的信号无法被恢复出来。

4.输入和输出阻抗不匹配:运算放大器通常有一个指定的输入和输出阻抗,这些阻抗决定了放大器与其它电路之间的信号传递效率。

当输入和输出阻抗不匹配时,会产生信号反射和功率损耗,进而引起波形失真。

5.温度变化:运算放大器的性能常常受温度变化的影响。

温度变化会改变放大器的特性,如增益、偏置电压等,从而导致波形失真。

这种失真可能是瞬时的、周期性的或渐进性的。

6.噪声影响:运算放大器通常会引入一定的噪声。

噪声的存在可能使放大信号的波形变得不清晰,特别是在低信号水平下。

噪声可以来自放大器自身的热噪声、外部环境的干扰等。

解决波形失真问题的方法通常包括以下几个方面:1.选用合适的运算放大器:根据设计需求,选择具有合适特性的运算放大器,如增益带宽积、线性增益响应、输入输出阻抗等。

选用合适的运算放大器可以降低波形失真的风险。

运放电路常见错误总结

运放电路常见错误总结

运放电路常见错误总结1、没有直流通路;(运算放大器)的输入端是(晶体管)的基极或者栅极。

在完全浮空的情况下,晶体管是不会导通的。

任何一个晶体管要想正常工作,必须具有合适的静态工作点,也就是它必须有正常的直流通路,或者说它不能浮空。

如果忽略了这一点,会导致工作异常。

错误正确虽然实际电路中偏置(电流)的存在会给(电容)缓慢充电或者放电,导致输入级具有微弱的直流通路,也可以从输入端看到正弦波,但是输入的直流电平是缓慢、不确定地变化的,这不是我们期待的。

在右图中增加了一个电阻R接地后,就可以建立起合适的静态工作点。

下面这个原理图设计就犯了类似的错误:运放的正输入没有直流通路。

2、单电源供电运放不能处理交流(信号)(双极性信号);如果交流信号是正负半轴对称的正弦信号,我们很多情况下只关心这个交流信号的有效值,所以就希望只采集正信号,负信号就不管它。

认为将双极性信号输入到单电源运放中,运放输出端自然就只保留正信号,然而这种用法是错误的!这会造成运放工作不正常,虽然输出信号波形有时候也的确很像只保留了正信号的输入波形,但仔细观察,会发现是不正确的。

那么应该如何处理这种情况呢?我们以下图为例;错误这是工频电流的采样电路,J3接电流(传感器),输出是50HZ 的交流信号,首先进入电压跟随器,再经过正向放大31倍进入(AD),由于运放只提供单电源,这就会导致第一级的跟随器工作不正常。

虽然负信号消除了,但正信号可能会抬升,跟随的功能失效。

正确的做法如下图:输入信号是基于0V的交流信号,即静默电位为0,我们期望输出信号抬升到AD的中值1.65V,可以通过R2,R3从Vcc分压得到。

首先,R1的介入是可以实现衰减,衰减比为(R 2//R3)/(R1+R2//R3),R2和R3的选择,除实现分压提供1.65V中值电平外,还兼具(高通)(滤波器)的截至频率设置:f1=1/2π(R1+R2//R3)C1,代入图中参数,算出f1=15.9HZ,也就是低于15.9HZ的信号将会被衰减。

运算放大器输出一直波动

运算放大器输出一直波动

运算放大器输出一直波动
运算放大器是一种电子设备,它可以将输入信号放大到更大的幅度,并输出给其他电路。

然而,有时候运算放大器的输出会出现波动,这给电子设备的正常工作带来了困扰。

当运算放大器输出一直波动时,可能有几个原因。

首先,可能是电源电压不稳定。

如果电源电压不稳定,那么运算放大器的输出信号也会受到影响,导致波动。

解决这个问题的方法是使用稳定的电源电压,或者添加电压稳压器来保持电压的稳定性。

可能是运算放大器的输入信号不稳定。

如果输入信号不稳定,那么输出信号也会随之波动。

要解决这个问题,可以使用滤波器来去除输入信号中的噪声,或者使用更稳定的信号源。

运算放大器本身的性能也会影响输出的稳定性。

如果运算放大器的增益不稳定,或者存在漂移现象,那么输出信号也会波动。

为了解决这个问题,可以选择性能更好的运算放大器,或者进行校准和调整。

温度变化也可能导致运算放大器输出的波动。

当温度变化时,运算放大器的性能可能会受到影响,从而导致输出信号波动。

解决这个问题的方法是使用温度补偿电路或者采取隔离措施,以保持运算放大器的稳定性。

当运算放大器输出一直波动时,我们可以通过保持稳定的电源电压、
稳定的输入信号、选择性能更好的运算放大器以及采取温度补偿措施来解决这个问题。

只有确保运算放大器的稳定性和性能,我们才能保证电子设备的正常工作。

运算放大器几种常见的问题

运算放大器几种常见的问题

第一、偏置电流如何补偿对于我们常用的反相运算放大器,其典型电路如下:在这种情况下,R3为平衡电阻,其大小计算公式一般为这些运算放大器知识你注意到了吗,这样,在可以很好的保证运放的电流补偿,使正负端偏置电流相等。

若这些运算放大器知识你注意到了吗时,甚至取值更大时,会产生更大的噪声和飘逸。

但是,应大于输入信号源的内阻。

善于思考的工程师都会想到,当为同相放大器的时候,其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路:在同相比例运放中偏置电阻大小为这些运算放大器知识你注意到了吗,当计算出的Rp为负值时,需要将该电阻移动到正相端,与R1串联在输入端。

这里额外多插入一句,同相比例运放具有高输入阻抗,低输出阻抗的特性,广泛应用在前置运放电路中。

第二、调零电路种种今天运放已经发展的很迅速,附注功能各式各样,例如有些运放已经具有了调零的外接端口,此时依据数据手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。

例如LF356运放,其典型电路如下:另外一些低成本的运放或许不带这些自动调节功能,那么作为设计师的我们也不为难,通过简单的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。

当要进行通常在补偿电路中增加一个三极管电路,利用PN结的温度特性,完成运放的温度补偿。

例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K反馈电阻之间。

第三、相位补偿如何选择当我们阅读一个集成运放数据手册的时候,会发现集成运放的内部其实是一个多级的放大器,因此,不可避免的对系统引入了极点使得电路需要进行相位补偿。

通常采用超前补偿、滞后补偿和滞后-超前补偿。

所谓的超前补偿就是相移减小的补偿,通俗的讲就是使电路出现零点,在该频率处的输出信号比输入信号的相位超前45°。

通过计算将出现极点的频率点人工设计出一个零点,从而使系统变得稳定。

滞后补偿通常可以理解为使相移增大的补偿。

可以使主极点频率降低,使放大器频带变窄,这样,就可以使运放电路在有限的带宽内只有一个极点,使运放电路变得容易调整。

运算放大器使用注意事项(转载)

运算放大器使用注意事项(转载)

运算放大器使用注意事项(转载)节约您宝贵的时间应用一主要是帮助您节约宝贵的时间,避免在设计功率电路中出现问题。

我们建议您花一点时间阅读这篇文章, 至少应该阅读文章中的斜体字和每一章的开头.对于大多数的问题APEX 已经通过实际电路验证,而且这里涉及的范围比您预想到的问题更全面.1.0 静电问题(ESD)APEX 的所有运算放大器都应该注意静电保护,MOSFET 放大器尤其易被静电损坏,我们的许多放大器都是MOSFET 设计。

大多数的双极型设计都是选用小体积晶体管作为输入级,它也易受静电的影响。

ESD 会使放大器的失调电压升高,静态电流增大或完全损坏,APEX 的产品是在防静电很好的环境下生产的,运输过程中也采用防静电包装。

在整个过程中您都应注意静电问题,一些地方要求静电测量,包括人、工作台、地板、容器及测试设备等。

2.0 加电前在设计或者实验阶段可能存在的许多问题在准备投入生产前应被排除。

管脚的连接顺序或许接反了,需要联接的没有连接,测试探头或许导致瞬间短路。

任何一种错误都可能损坏放大器或其它元件。

下面的五个步骤将充分减少这些危险:1)根据放大器的参数将电源电压设置到最小。

2)将限流值设置到最小(大电流放大器用2.2ohm 的电阻,高电压放大器用47 ohm)。

参看5.0“电流限制”及每个放大器的参数来选择合适的限流电阻。

不要用试验室的电源限流功能来保护放大器。

采用限流电阻比利用电源限流功能更安全。

用电源限流并不能保护放大器克服电源输出滤波电容引起的浪涌电流,即使平均功耗很低,但由于双极型输出级的二次击穿,SOA 工作区依然会被违反。

这是因为输出晶体管上的电源和电流同时达到最大而导致放大器损坏。

参看6.0 来更好的理解SOA 限制。

3)检测振荡。

用低电源供电并将电流限制到最小.在输入信号等于零时,用100MHZ 或更高的示波器检测放大器的输出,将示波器的时间设置到微秒范围,调整示波器的幅度旋钮,检测是否振荡。

运放损坏的可能原因

运放损坏的可能原因

运放损坏的可能原因
1. 运放过载:如果输入电压或输出负载超过运放的额定范围,会导致运放损坏。

过高的输入电压可能使内部晶体管击穿或烧毁,而过大的输出负载可能使输出晶体管过热并损坏。

2. 静电放电:静电放电可以瞬间产生很高的电压和电流,这可能会对运放的输入和输出端口造成损坏。

3. 错误的供电电压:如果给运放提供的电源电压超过了其额定范围,会对运放的内部电路造成损坏。

4. 过热:运放在工作过程中会产生一定的热量,如果散热不良或环境温度过高,运放可能会过热并损坏。

5. 内部故障:运放的内部元件或电路有可能在长时间使用或特定条件下发生故障,例如电容老化、晶体管损坏等。

6. 脉冲干扰:电路中可能存在来自源自交流电源、电磁辐射等脉冲干扰信号,这些干扰信号可能对运放的内部电路造成损坏。

为了避免运放损坏,应该根据运放的规格和要求正确选择和使用运放,并避免以上可能的原因。

电子电路中的运算放大器问题解析

电子电路中的运算放大器问题解析

电子电路中的运算放大器问题解析运算放大器(Operational Amplifier,简称Op Amp)是电子电路中广泛应用的一种重要器件,其作用是将输入信号放大并产生一个输出信号。

运算放大器在各种电子设备中被广泛使用,例如放大电路、滤波电路、比较器和积分器等。

本文将对电子电路中的运算放大器问题进行详细解析。

一、运算放大器的基本结构和特性运算放大器由一个差分放大器和一对级联放大器组成。

差分放大器用来放大输入信号,级联放大器用来提供更高的放大倍数。

运算放大器的特性包括:大的增益、高的输入阻抗、低的输出阻抗和大的带宽等。

二、运算放大器的主要问题及其解决方法在实际应用中,运算放大器可能会遇到一些问题,例如偏置电流、失调电压、共模电压等。

下面将逐一解析这些问题并给出相应的解决方法。

1. 偏置电流运算放大器输入端的偏置电流指的是输入引脚之间通过的微弱电流。

偏置电流可能会引起输出信号的失真,因此需要采取措施来解决这一问题。

常见的解决方法包括使用偏置电流抵消电路和对称电源。

2. 失调电压运算放大器的输入端和输出端之间存在一定的电压差,称为失调电压。

失调电压可能会导致输出信号的偏移和失真。

为了解决这一问题,可以采取手动校准或使用自动补偿电路的方法。

3. 共模电压共模电压是指运算放大器输入端的公共模式电压。

当输入信号的共模电压较大时,可能会影响运算放大器的正常工作。

为了解决这一问题,可以采用差分模式输入和共模反馈的方法来降低共模电压的影响。

4. 噪声在运算放大器电路中,噪声是一个常见的问题。

噪声可能会带来输出信号的不稳定和失真。

为了降低噪声的影响,可以采用滤波器、屏蔽和隔离等措施,提高信噪比。

5. 频率响应运算放大器的频率响应是指在不同频率下的放大倍数。

在一些应用中,频率响应可能会出现失真现象。

解决这一问题的方法包括使用外部补偿电容和增加负反馈等。

总结:本文对电子电路中的运算放大器问题进行了详细解析。

运算放大器在电子设备中的应用非常广泛,但也存在一些问题。

集成运算放大器应用需注意的几个问题

集成运算放大器应用需注意的几个问题
uI R1 RF
保护元件: 保护元件:VD1 、VD2
VD1
> Aod
+
+
VDZ1 VDZ2
uO
> Aod
+
+
R′
VD2
5
集成运算放大器应用需注意的几个问题
4. 输出限流保护
保护元件: 保护元件: VT1 、VT2
R1 C1
C1 VT1
+UCC 正常工作时工作点在 A; ; R3 工作电流过大, 工作电流过大,工作点经 B 移到 C 或 D 点。 VT3 R5 C B
VT4
D
A +
C2 VT2
A UEE
(b)保护管工作特性 )
6
R2
(a)电 路 图 )
R4
> Aod
调零电位器故障; 调零电位器故障; 电路接线有误或有虚焊; 电路接线有误或有虚焊; 原因 反馈极性接错或负反馈开环; 反馈极性接错或负反馈开环; 集成运放内部损坏; 集成运放内部损坏; 重新接通即可恢复为输入信号过大而 造成“堵塞” 造成“堵塞”现象
2
集成运算放大器应用需注意的几个问题
3) 漂移严重
集成运算放大器应用需注意的几个问题
集成运放参数的测试
参数的测试可以采用一些简易的电路和方法手工进 行。在成批生产或其他需要大量使用集成运放的场合, 也可以考虑利用专门的参数测试仪器进行自动测试。集 成运放各项参数的具体测试方法请参阅有关文献,此处 不再赘述。
1
集成运算放大器应用需注意的几个问题
2.集成运放使用中可能出现的问题 1. 调零 1)调零电路 2)不能调零
3 集成运放的保护 1. 输入保护 RF R1 uI VD1

电子电路中的运算放大器故障排查方法

电子电路中的运算放大器故障排查方法

电子电路中的运算放大器故障排查方法在电子电路设计和维修的过程中,运算放大器是一个常见的组件。

然而,由于各种原因,运算放大器有时会出现故障。

本文将介绍一些常见的运算放大器故障排查方法,帮助工程师快速定位和解决故障。

一、故障现象描述在排查运算放大器故障之前,首先需要准确地描述故障现象。

故障现象可能包括但不限于:无输出、输出异常、噪声等。

通过准确描述故障现象,可以帮助工程师快速定位故障点。

二、检查电源供应运算放大器通常需要一个稳定的电源供应。

因此,当出现故障时,首先要检查电源供应是否正常。

可以使用万用表或示波器等设备,检查电源电压和电流是否在规定范围内。

三、检查输入端和反馈电路输入端和反馈电路是运算放大器的重要部分。

在排查故障时,需要检查输入电压是否正确传递到反馈电路中。

可以使用示波器或信号发生器等仪器来检查信号的变化情况。

如果输入电压未能正确传递到反馈电路中,可能是由于电阻、电容或连接问题引起的。

四、检查输出端和负载输出端和负载是另一个需要检查的重要部分。

如果输出电压异常或无法输出,可能是由于负载过大或负载短路引起的。

可以通过检查负载电阻、输出电压和电流来判断是否存在问题。

此外,还要注意检查与负载相关的电阻、电容和电感等元器件是否存在故障。

五、检查反馈电路参数反馈电路参数对运算放大器的工作状态起着重要作用。

在排查故障时,需要检查反馈电阻、反馈电容和反馈电感等参数是否与设计要求相符。

通过检查这些参数,可以判断其是否正常工作,并确定是否需要更换或调整。

六、检查温度和静电等环境因素运算放大器的工作状态很容易受到温度和静电等环境因素的影响。

因此,在排查故障时,需要检查运算放大器周围的环境温度是否过高或过低,并采取相应的措施。

此外,还需要注意防止静电对运算放大器造成损害,可以采用防静电手套或接地设备等措施。

七、使用替代元件进行测试如果以上方法无法解决问题,可以考虑使用替代元件进行测试。

通过替代元件,可以判断故障是由于元件损坏还是其他原因引起的。

放大器应用注意问题

放大器应用注意问题

以下是我们在使用运算放大器时需要注意的几个重要问题。

1)首先应该好好理解运放的最简模型:从运放的原理来说,我们可以将运放看成是一个压控电压源,其中,运放的输出由受控电压源提供,而受控电压源的控制电压就是输入端的差分电压,如下图所示:2)运放输出端的电流约束仍然遵循Kirchhoff电流定律这里不能认为流过反馈电阻Rf的电流和流过负载电阻RL的电流是相等的,因为电流i是“有机会”流入运放的输出端的,这是由芯片内部的构造决定的,尤其是高精度应用时应该好好提防这一点。

3)使用运放时需要注意由电阻自身杂散电容而产生的影响这个反向比例运算电路的增益函数如下:这里,C1会使得频率特性出现尖峰脉冲,而C2会使得高频领域的增益下降,从而导致频率特性恶化!对于一般的低频应用而言,这个因素是可以“视而不见”的,但是如果需要低噪声环境的话,就需要尽量减小Ri和Rf的阻值,因为这样可以减小杂散电容的影响,或者干脆使用高精度的电阻也行,如果开发成本允许的话。

4)对于反馈系数的量化问题不应该含糊:从这两个图可以看出,虽然他们的增益绝对值是一样的,都是1,说白了这两个电路都可以看作是一个电压跟随器。

显然图(b)的负反馈系数要大,性能应该会更好,但是它防止振荡的能力却不如图(a)的电路,因为它对于信号的变化过于“敏感”。

所以在实际设计电路时,对于反馈系数的量化问题是不能含糊的,它很大程度地决定了系统的“稳”、“快”、“准”这三个方面。

最终的电路设计应该是这三个方面的折中,以此达到传说中的性能最优化。

5)单电源供电时需注意输出电压摆幅的问题:如上图所示,由于是单电源供电,那么运放的两个输入端必须加有直流偏压,而且为了使电路的输出电压的动态范围最大化,一般要求VP=VN=VCC/2。

此外,这里运放的输入、输出端的直流电位不为零,So,需要采用电容(C1、C2)来耦合信号。

6)得注意运放的输入寄生电容:由于运放的内部结构因素,导致运放具有数pF~数十pF的输入寄生电容,这自然使得运放的稳定性变差了,输入寄生电容会和输入电阻一起形成一个容易被人忽略的LPF,倘若输入信号的频率超过一定值,则就会丢失信息。

电子电路中的运算放大器问题解析与调试

电子电路中的运算放大器问题解析与调试

电子电路中的运算放大器问题解析与调试电子电路的运算放大器(operational amplifier)是一种常见且重要的电子器件,广泛应用于信号处理、控制系统、测量设备等领域。

本文将对运算放大器的问题进行解析与调试。

通过以下几个方面展开论述:一、运算放大器的基本原理与特性运算放大器是一种差模放大器,具有高增益、输入阻抗高、输出阻抗低等特点。

其基本原理是利用反馈电阻来控制输出信号,并且具有两个输入端口,一个输出端口和一个电源端口。

在正常工作情况下,运算放大器的输入端口具有相等的电势,通过调节反馈电阻可以实现不同的功能,比如放大、求和、补偿等。

二、常见问题及解决方法1.偏置电压问题:运算放大器的输入端口有一个偏置电压,可能导致输出信号不稳定或误差较大。

解决方法是通过添加一个偏置电流来抵消偏置电压,或者使用双电源供电方式。

2.共模干扰问题:当输入信号中出现共模干扰时,可能导致输出信号失真。

解决方法是增加输入端口的共模抑制比,或者使用差分输入。

3.频率响应问题:运算放大器的增益往往并非在所有频率下都一致,可能存在频率响应差异。

解决方法是选择适当的运放型号,或者采用补偿电路来改善频率响应。

4.幅度失真问题:在输出信号幅度达到极限时,可能出现幅度失真。

解决方法是调整电源供电范围或增加输出级电源电压。

三、调试技巧与方法1.接地问题:运算放大器的接地要牢固可靠,避免接地杂散电流影响信号质量。

2.输入电阻匹配问题:输入信号源的电阻要与运算放大器的输入端口电阻匹配,避免信号衰减或失真。

3.电源稳定性问题:稳定的电源是运算放大器工作的基础,要保证电源电压的稳定性和纹波。

4.反馈电路设计问题:合理的反馈电路可以使运算放大器的性能更好,包括稳定性、增益、频率响应等。

四、实际案例分析通过实际案例的分析,可以更深入理解运算放大器问题的解析与调试。

例如,当应用于音频放大器时,如何解决功率放大不足、失真过大等问题。

结语运算放大器在电子电路中起到了至关重要的作用,了解问题分析与调试方法对于确保电路的正常运行至关重要。

运算放大器时需要注意的几个重要问题

运算放大器时需要注意的几个重要问题

运算放⼤器时需要注意的⼏个重要问题运算放⼤器时需要注意的⼏个重要问题以下是我们在使⽤运算放⼤器时需要注意的⼏个重要问题。

1)⾸先应该好好理解运放的最简模型:从运放的原理来说,我们可以将运放看成是⼀个压控电压源,其中,运放的输出由受控电压源提供,⽽受控电压源的控制电压就是输⼊端的差分电压,如下图所⽰:2)运放输出端的电流约束仍然遵循Kirchhoff电流定律这⾥不能认为流过反馈电阻Rf的电流和流过负载电阻RL的电流是相等的,因为电流i是“有机会”流⼊运放的输出端的,这是由芯⽚内部的构造决定的,尤其是⾼精度应⽤时应该好好提防这⼀点。

3)使⽤运放时需要注意由电阻⾃⾝杂散电容⽽产⽣的影响这个反向⽐例运算电路的增益函数如下:这⾥,C1会使得频率特性出现尖峰脉冲,⽽C2会使得⾼频领域的增益下降,从⽽导致频率特性恶化!对于⼀般的低频应⽤⽽⾔,这个因素是可以“视⽽不见”的,但是如果需要低噪声环境的话,就需要尽量减⼩Ri和Rf的阻值,因为这样可以减⼩杂散电容的影响,或者⼲脆使⽤⾼精度的电阻也⾏,如果开发成本允许的话。

4)对于反馈系数的量化问题不应该含糊:从这两个图可以看出,虽然他们的增益绝对值是⼀样的,都是1,说⽩了这两个电路都可以看作是⼀个电压跟随器。

显然图(b)的负反馈系数要⼤,性能应该会更好,但是它防⽌振荡的能⼒却不如图(a)的电路,因为它对于信号的变化过于“敏感”。

所以在实际设计电路时,对于反馈系数的量化问题是不能含糊的,它很⼤程度地决定了系统的“稳”、“快”、“准”这三个⽅⾯。

最终的电路设计应该是这三个⽅⾯的折中,以此达到传说中的性能最优化。

5)单电源供电时需注意输出电压摆幅的问题:如上图所⽰,由于是单电源供电,那么运放的两个输⼊端必须加有直流偏压,⽽且为了使电路的输出电压的动态范围最⼤化,⼀般要求VP=VN=VCC/2。

此外,这⾥运放的输⼊、输出端的直流电位不为零,So,需要采⽤电容(C1、C2)来耦合信号。

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1.一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻,这个平衡电阻的作用是什么呢?(1) 为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置。

芯片内部的电路通常都是直接耦合的,它能够自动调节静态工作点,但是,如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地,它的自动调节功能就不正常了,因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压,也无法拉低电源的电压,这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件,电路需要另外分析。

(2)消除静态基极电流对输出电压的影响,大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡,这也是其得名的原因。

2.同相比例运算放大器,在反馈电阻上并一个电容的作用是什么??(1)反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。

(2)防止自激。

3.运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?(1)烧毁运算放大器,有可能损坏运放,电阻能起到分压的作用。

4.在运算放大器输入端上拉电容,下拉电阻能起到什么作用??(1)是为了获得正反馈和负反馈的问题,这要看具体连接。

比如我把现在输入电压信号,输出电压信号,再在输出端取出一根线连到输入段,那么由于上面的那个电阻,部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值,对输入的电压进行分流,使得输入电压变小,这就是一个负反馈。

因为信号源输出的信号总是不变的,通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。

5.运算放大器接成积分器,在积分电容的两端并联电阻RF 的作用是什么?(1) 泄放电阻,用于防止输出电压失控。

6.为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?(1)如果你熟悉运算放大器的内部电路的话,你会知道,不论什么运算放大器都是由几个几个晶体管或是MOS 管组成。

在没有外接元件的情况下,运算放大器就是个比较器,同相端电压高的时候,会输出近似于正电压的电平,反之也一样……但这样运放似乎没有什么太大的用处,只有在外接电路的时候,构成反馈形式,才会使运放有放大,翻转等功能……7.运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?(1)同相反相端不平衡,输入为0 时也会有输出,输入信号时输出值总比理论输出值大(或小)一个固定的数。

(2)输入偏置电流引起的误差不能被消除。

8.理想集成运算放大器的放大倍数是多少输入阻抗是多少其同相输入端和反相输入端之间的电压是多少?(1) 放大倍数是无穷大,输入阻抗是无穷小,同向输入和反向输入之间电压几乎相同(不是0哦!!!比如同向端为10V,反向端为9.999999V),刚考完电工,还记得!9.请问,为什么理想运算放大器的开环增益为无限大?(1)实际的运放开环增益达到10 万以上,非常非常大所以把实际运算放大器理的开环增益想化为无穷大,并由此导出虚地。

(2)导出虚地只是针对反相放大器而言吧。

我在书上看见:运算放大器的开环增益无穷大,可以使得我们在设计电路的时候,闭环增益可以不受开环增益的限制,而仅仅取决于外部元件。

就是牺牲大的开环增益换取闭环增益的稳定性。

(3)导出虚地是针对运放在负反馈接法时不仅仅是反相放大器;正反馈时没有虚地。

(4)很好理解假设增益很小, 则,对于一个输出电压,加在运放两端的电压的差值相对较大,如果接成负反馈状态,就会带来运放两端的电压的不一致,从而引起放大的误差。

(5)运放“虚短”的实现有两个条件:1 ) 运放的开环增益A 要足够大;2 ) 要有负反馈电路。

先谈第一点,我们知道,运放的输出电压Vo 等于正相输入端电压与反相输入端电压之差Vid乘以运放的开环增益A。

即V o = Vid * A = (VI+ - VI-) * A ( 1 )由于在实际中运放的输出电压不会超过电源电压,是一个有限的值。

在这种情况下,如果A 很大,(VI+ - VI-)就必然很小;如果(VI+ - VI-) 小到某程度,那么我们实际上可以将其看作0,这个时候就会有VI+ = VI-,即运放的同相输入端的电压与反相输入端的电压相等,好像连在一起一样,这我们称为“虚短路”。

注意它们并未真正连在一起,而且它们之间还有电阻,这一点一定要牢记。

在上面的讨论中,我们是怎样得到“虚短”的结果的呢?我们的出发点是公式( 1 ) ,它是运放的特性,是没有问题的,我们可以放心。

然后,我们作了两个重要的假设,一个是运放的输出电压大小有限,这没有问题,运放输出当然不会超过电源,因此这个假设绝对成立,所以以后我们就不提了。

第二个是说运放开环增益A 很大。

普通运放的A 通常都达10 的6、7 次方甚至更高,这个假设一般没问题,但不要忘记,运放的实际开环增益还与其工作状态有关,离开了线性区,A 就不一定大了,所以,这第二个假设是有条件的,我们也先记住这一点。

因此我们知道,当运放的开环增益A 很大时,运放可以有“虚短”。

但这只是可能性,不是自动就实现的,随便拿一个运放说它的两个输入端是“虚短”没有人会相信。

“虚短”要在特定的电路中才能实现。

请先看图1 的电路,如果我们将反相输入端IN-的电平固定,比如在0V,在同相输入端IN+ 加一个固定电压V1,并取V1 = 1mV,设运放的A = 10**6。

这样,按照公式( 1 ) ,运放的出电压Vo 应该为V o = A * ( V1 –0 ) = 1000000 * 1 /1000 = 1000 (V)显然,V o 到不了1000V,它上升不到VCC 运放就饱和了,A 也不再是1000000 了,上面的计算完全不成立,输出电压停止在比VCC 略小的数值上。

这种是没有负反馈的情况,比较器就工作在这种情况,“虚短”在这里不存在,两个输入段之间的电压差是1mV。

如果我们加上负反馈电路,如图2 所示,即将输出电压V o 的一部分反送到运放的反相输入端。

初始时V1 = 0,V o = 0,反相输入端的电压也是0。

然后我们同样将V1 调为1mV,在V1 调高这一瞬间,(VI+ - VI-) = 1mV,运放受到这样一个正输入电压,其输出电压马上上升。

由于有负反馈,VI- = V o * R1 / (R1 + Rf) 也跟着上升,从而使得(VI+ - VI-)变小,这一小,V o上升就变慢。

最后,当V o 上升到一个值,使得VI- = VI+ = V1,即(VI+ - VI-) = 0,这时Vo 就不动了,而运放的两个输入端就处于“虚短”状态。

可以看出,“虚短”所以得以实现是由于有负反馈使VI- 逼近VI+的缘故。

所以“虚短”存在的条件是:1 ) 运放的开环增益A 要足够大;2 ) 要有负反馈电路。

明白了“虚短”得条件后我们就很容易判断什么时候能什么时候不能用“虚短”作电路分析了。

在实际上,条件( 1 ) 对绝大多数运放都是成立的,关键要看工作区域。

如果是书上的电路,通过计算判断;如果是实际电路,用仪器量运放输出电压是否合理即可知道。

与“虚短”相关的还有一种情况叫“虚地”,就是有一个输入端接地时的“虚短”,不是新情况。

有些书上说要深度负反馈条件下才能用“虚短”,我觉得这不准确,我认为这样说的潜思考是,在深度负反馈的情况下运放更可能工作在线性区。

但这不是绝对的,输入信号太大时,深度负反馈的运放照样进入饱和。

所以,应该以输出电压值判断最可靠。

10. 将输入信号直接加到同相输入端,反相输入端通过电阻接地,为什么U_ = U+ =Ui≠0?不是虚地吗?问题补充:构成虚短要满足一定的条件。

那构成虚地也要满足一定的条件?是什么?为什么?(1) 在同相放大电路中,输出通过反馈的作用,使得U(+)自动的跟踪U(-),这样U(+)-U(-)就会接近于0。

好像两端短路,所以称“虚短”。

(2)由于虚短现象和运放的输入电阻很高,因而流经运放两个输入端的电流很小,接近于0,这个现象叫“虚断”(虚断是虚短派生的,不要以为两者矛盾)(3)虚地是在反相运放电路中的,(+)端接地,(-)接输入和反馈网络。

由于虚短的存在,U(-)和U(+)[电位等于0]很接近,所以称(-)端虚假接地——地”(4)关于条件:虚短是同相放大电路闭环(简单说就是有反馈)工作状态的重要特征,虚地是反相放大电路在闭环工作状态下的重要特征。

注意理解虚短的条件(如“接近相等”),应该就ok 。

11.总觉得运算放大器这个模型有点蹊跷,首先就是“虚短”,因为“虚短”,当运算放大器接成同相放大器时,两输入端的电位是相同的,这时如果测量输入端的波形,将是同样的,这就好比是共模信号,其实,在两输入端上还是有微小的差模信号,只是一般仪器测不出来,可是,这样一来,由于“虚短”就人为(因为虚短是深度负反馈的结果,是人为的)的增大了两输入端的共模信号,这样就对运算放大器的性能构成挑战。

为什么运算放大器要这么使用?(1)同相放大器的共模信号比反相放大器大得多对共模抑制比要求高。

(2)我对“同、反相两种放大器的共模信号抑制能力”的看法运放共模信号抑制比的优劣(db 值)主要取决于运放内部(仅仅是内部)差动放大器的对称程度及增益。

这很明显,没有任何运放提供其共模抑制比的同时,附加了外部电路的结构条件。

对于单端输入,无论是同相还是反相,其等效共模值均是输入值的一半。

但因同相放大的输入阻抗通常大于反相放大,其抗干扰的能力当然差些。

如前述,反相输入时,反相端电压几乎为零,所以差分对管集电极电压只有一管变化。

同相输入时,反相端的电压和同相端电压相等,故共模电压和输入电压等值!也就是说所以差分对管集电极电压除了有两管有同时朝不同方向变化的部分外还有朝同方向变化的量,这就是共模输出电压。

它和其中某一管的电压是同相相加的。

因此容易导致该管趋于饱和(或者截止),所幸共模电压的放大只是差模放大倍数的数万分之一。

上面所述,并不说明该放大器的差模输入和共模输入的共模抑制抑制比不同!应该是同相输入会附加一个与输入量等值的共模信号!因此对于输入信号较大时要慎用同相放大模式。

12 为什么运放一般要反比例放大?反相输入法与同相输入法的重大区别是:反相输入法,由于在同相端接一个平衡电阻到地,而在这个电阻上是没有电流的(因为运算放大器的输入电阻极大),所以这个同相端就近似等于地电位,称为“虚地”,而反相端与同相端的电位是极接近的,所以,在反相端也存在“虚地”。

有虚地的好处是,不存在共模输入信号,即使这个运算放大器的共模抑制比不高,也保证没有共模输出。

而同相输入接法,是没有“虚地”的,当使用单端输入信号时,就会产生共模输入信号,即使使用高共模抑制比的运算放大器,也还是会有共模输出的。

所以,一般在使用时,都会尽量采用反相输入接法。

13.有的运放上电后即使不输入任何电压也会有输出,而且输出还不小,所以经常用VCC/2 作为参考电压。

我这样说对不对?还有这应该是什么参数?还有选择运放应该注意哪些参数?望指教!(1)运放在没有任何输入的情况下有输出,是由运放本身的设计结构不对称造成的,即产生了我们常说的输入失调电压Vos,它是运放的一个很重要的性能参数。

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