运放使用常见问题总结
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。
集成运放的使用常识
集成运放的使用常识一、集成运放的保护措施集成运放的电源电压接反或电源电压突变、输入电压过高、输出端过载或短路时,都可能造成运放的损坏,所以在使用中必须加保护电路。
1、电源极性接反的保护如图所示为电源极性接反的保护电路,图中两只二极管为保护二极管。
利用二极管的单向导电性,电源极性正确时,它正常导通;一旦电源极性接反,二极管反偏截止,电源不通,从而保护了运放。
应用时,二极管的反向工作电压必须高于电源电压。
2、输入保护当运放输入信号过强时,将可能损坏运放电路,如图所示为输入保护电路。
利用二极管正向导通时两端电压为0 .7 V ,以限制运放的信号输入幅度,无论信号电压极性是正是负,只要超过0 .7 V ,总有一只二极管正偏导通,从而保护了运放。
3、输出保护如图所示为运放输出保护电路。
当输出端出现正向或负向过电压时,都将有一只稳压管导通,另一只稳压管反向击穿,从而将输出电压幅度稳定在安全范围内。
二、集成运放常见的故障分析集成运放在接好外电路并接通电源后,有时可能达不到预期的要求或不能正常工作,常见故障有以下几种情况。
1、不能调零不能调零是指将输入端对地短路使输入信号为零时,调整外接调零电位器,仍不能使输出电压为零。
出现这种故障是输出电压处于极限状态,或接近正电源,或接近负电源。
如果这是开环调试,则属正常。
当接成闭环后,若输出电压仍在某一极限值,调零也不起作用,则可能是接线错误,电路上有虚焊点或运放组件损坏。
2、阻塞阻塞故障现象是运放工作于闭环状态下,输出电压接近正电源或负电源极限值,不能调零,信号无法输入。
其原因是输入信号过大或干扰信号过强,使运放内部的某些管子进入饱和或截止状态,有的电路从负反馈变成了正反馈。
排除这种故障的方法是断开电源再重新接通或将两个输入端短接一下即能恢复正常。
3 .自激因集成运放电压增益很高,容易引起自激,造成工作不稳定。
其现象是当人体或金属物靠近它时,表现更为显著。
产生自激的原因可能是RC 补偿元件参数不恰当,输出端有容性负载或接线太长等。
集成运放使用时需要注意的几个具体问题
集成运放使用时需要注意的几个具体问题在使用集成运放构成各种应用电路时,通常通过查手册得到各项参数。
对于使用中消失的特别现象,要能够分析和排解;集成运放是多级放大器,具有极高的电压放大倍数,因而极易产生自激振荡,需外接补偿电路以消退振荡;此外,还需外接调零电路,以便在输入信号为零时将输出电压调整为零。
常用的几种型号的运放采纳内补偿,不需外接补偿电路,如F007、LM358等。
1.输入信号:选用交、直流量均可,但在选取信号的频率和幅度时,应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。
2.调零:为提高运算精度,在运算前,应首先对输出直流电位进行调零,即保证输入为零时,输出也为零。
当运放有外接调零端子时,可按组件要求接入调零电位器R W ,调零时,将输入端接地,细心调整R W ,用直流电压表测量输出电压U o ,使U o 为零。
如运放没有调零端子,若要调零,可按图5.12所示电路进行调零。
一个运放如不能调零,大致有如下缘由:① 组件正常,接线有错误。
② 组件正常,但负反馈不够强。
③ 组件正常,但由于它所允许的共模输入电压太低,可能消失自锁现象,因而不能调零。
为此可将电源断开后,再重新接通,如能恢复正常,则属于这种状况。
④ 组件正常,调零电位器有问题。
⑤组件内部损坏,应更换好的集成块。
3.自激及消振:一个集成运放自激时,表现为即使输入信号为零,亦会有输出,使各种运算功能无法实现,严峻时还会损坏器件。
在试验中,可用示波器监视输出波形。
为消退运放的自激,常采纳如下措施进行消振:①若运放有相位补偿端子,可利用外接RC补偿电路,产品手册中有补偿电路及元件参数供应。
②电路布线、元、器件布局应尽量削减分布电容。
③在正、负电源进线与地之间接上几十μF 的电解电容和0.01~0.1 μF 的陶瓷电容相并联,以减小电源引线的影响。
4.集成运放的爱护①输入爱护。
为防止共模信号或差模信号过高影响集成运放正常工作或造成损坏,可在两个输入端加爱护二极管,如图5.13所示。
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。
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。
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。
使用运算放大器时需要注意的几个重要问题
使用运算放大器时需要注意的几个重要问题
引言
运算放大器最初诞生时是用来作为各种模拟信号的运算,这个名字后来一直沿用至今,但是现在已经不仅仅是所谓的“运算”了,如今它充当的角色更多的是“信号调理兼放大”。
信号放大可以说是对模拟信号最基本的处理了,放大的本质是能量的控制和转换,它在输入信号的作用下,通过放大电路将直流电源的能量转化成负载所获得的能量,使得负载从电源获得的能量大于信号源所提供的能量,这也就说明,负载上总是获得比输入信号大得多的电压或者电流,有时这两种情况都发生。
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,我争取用最简单的原理图以“看图说话”的方式来说清楚我要表达的意思,以免给工程师朋友带来不必要的视觉疲劳.
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。
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
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
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。
集成运放使用中的几个具体问题
集成运放使用中的几个具体问题1、集成运放参数的测试当选定集成运放的产品型号后,通常只要查阅有关器件手册即可得到各项参数值,而不必逐个测试。
但是手册中给出的往往只是典型值,由于材料和制造工艺的分散性,每个运放的实际参数与手册上给定的典型值之间可能存在差异,因此有时仍需要对参数进行测试。
参数的测试可以采纳一些简洁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,也可以考虑利用特地的参数测试仪器进行自动测试。
参数的测试可以采纳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,也可以考虑利用特地的参数侧试仪器进行自动测试。
集成运放各项参数详细测试方法请参阅有关文献,此处不再赘述。
2、使用中可能消失的特别现象将集成运放与外电路接好并加上电源后,有时可能消失一些特别现象。
此时应对特别现象进行分析,找出缘由,实行适当措施,使电路正常工作。
常见的特别现象有以下几种:1.不能调零有时当输入电压为零时,集成运放的输出电压调不到零,可能输出电压处于两个极限状态,等于正的或负的最大输出电压值。
消失这种特别现象的缘由可能是:调零电位器不起作用;应用电路接线有误或有虚焊点;反馈极性接错或负反馈开环;集成运放内部已损坏等等。
假如关断电源后重新接通即可调零,则可能是由于运放输入端信号幅度过大而造成的“堵塞”,可在运放输入端加上爱护措施。
详细方法将在本节后面介绍。
2.漂移现象严峻假如集成运放的温漂过于严峻,大大超过手册规定的数值,则属于不正常现象。
造成漂移过于严峻的缘由可能是:存在虚焊点;运放产生自激振荡或受到强电磁场的干扰;集成运放靠近发热元件;输入回路的爱护二极管受到光的照耀;调零电位器滑动端接触不良;集成运放本身已损坏或质量不合格等等。
3.产生自激振荡自激振荡是常常消失的特别现象,表现为当输入信号等于零时,利用示波器可观看到运放的输出端存在一个频率较高,近似为正弦波的输出信号。
但是这个信号不稳定,当人体或金属物体靠近时,输出波形将产生显著的变化。
集成运放在使用中的一些问题
5.5 集成运放在使用中的一些问题
一、合理选用集成运放 兼顾性能要求和经济性,选用: 高放大倍数的通用型、高阻抗、低漂移、低功耗、 高速、宽带、高压、大功率。 二、了解集成运放引脚功能 三、集成运放消振和调零 四、集成运放的保护措施
五、集成运放电路外接电阻值的选取
四、集成运放的保护措施
1. 电源保护
防止电源接反, 串二极管保护。
2. 输入保护
为防止差模或共模信号过大,损坏输 入级或引起自锁,采用二极管限幅。
限制差模信号
限制共模信号
3. 输出保护 为防止输出端触及外不高电压引起过流或击穿,可 采用稳压管限幅。
DZ Rf Rf
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R1
8
R1
uS uO
RP
uO
DZ
六、双电源改用单电源的交流放大电路
Ri 要满足运放两个输入端和输出端在无信 号时均应达到电源电压的一半。
静态时:U+ = U– = UO =VCC/2
Ri = R2 //R3 + R4 R4
六、双电源改用单电源的交流放大电路
三、集成运放消振和调零 1. 自激的消除
大多数集成运放内部已设置消振的补偿网络,有些需外接。
2. 电路的调零
(1) 有专用引脚外接调零电位器
F004
使输入端接地, 调节RP,使输 出为0。
(2) 有专用引脚外接调零电位器
反相输入端调零
同相输入端调零
* 应注意对电压传输特性和输入阻抗的影响。 * 无法调零时,应检查接线、焊接是否造成开环,或器件损坏。
8
uS
RP
UOM = (UZ + UD)
运算放大器的特点及在实际应用中应注意的问题
运算放大器的特点及在实际应用中应注意的问题运算放大器的特点及在实际应用中应注意的问题1. 什么是运算放大器?运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种集成电路,用于增强电压信号。
它具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、大共模抑制比、宽带宽等特点。
运算放大器的符号一般为一个三角形,表示正极性输入端,一个倒三角形,表示负极性输入端,还有一个输出端。
2. 运算放大器的特点运算放大器具有许多特点,使其成为电子电路中常用的元件之一。
运算放大器的增益非常高,可以达到几十到几百倍,因此可以放大微弱的信号。
运算放大器具有高输入阻抗,低输出阻抗,这表明它对外部电路几乎没有负载效应。
运算放大器的共模抑制比很大,能够有效抑制共模信号对差分信号的干扰。
运算放大器还具有很宽的带宽,能够处理各种频率的信号。
3. 在实际应用中应注意的问题在实际应用中,运算放大器有一些需要注意的问题。
运算放大器需要供电,因此对于电源的稳定性要求较高。
运算放大器在设计电路时需要考虑电路的稳定性和可靠性,尽量避免引入负反馈使其超调或者发生不稳定。
温度的变化也会影响运算放大器的性能,因此需要在设计时考虑环境温度对电路性能的影响。
对于高精度的应用,还需要考虑运算放大器的漂移和噪声等问题,采取合适的措施进行补偿和滤波。
4. 个人观点和理解在我看来,运算放大器是一种非常重要的电子元件,它在电子电路中有着广泛的应用。
然而,在实际应用中,我们需要充分了解它的特点,并注意电源、稳定性、温度、漂移和噪声等问题,以保证电路的性能和可靠性。
总结回顾:通过本文的一系列讨论,我们详细分析了运算放大器的特点及在实际应用中应注意的问题。
我们介绍了运算放大器的基本特点,包括高增益、高输入阻抗、低输出阻抗、大共模抑制比、宽带宽等。
我们讨论了在实际应用中需要注意的问题,包括电源稳定性、电路稳定性、温度影响、漂移和噪声等。
我们共享了个人观点和理解。
集成运放应用中的实际问题
集成运放应用中的实际问题
1.1 集成运放的选择 总的来说,应根据系统对电路的要求、工作现场的情况,参照主要技 术指标进行选择,并注意以下原则:
✓ 性价比是要考虑的首要原则。通常尽量采用通用型集成运放,在通用 型集成运放不能满足要求时,再选择专用型集成运放。
✓ 依据系统要求和现场工作条件来进行选择。若系统要求精度高、温漂 小、噪声干扰低,则选择高精度、低温漂、低噪声的集成运放;若系 统对功耗有要求时,应选择低功耗运放等。然而集成运放的某些技术 指标可能是相互制约的,此时应抓住主要矛盾来进行相应的选择。
3. 保护措施
(1)输入保护
(2)输出保护
常用方法是在输入端接入反向并联的二极管, 将输入电压限制在二极管的正向导通电压以下但 是,这一措施的缺点是增加了失调电流造成的误 差,同时二极管所产生的温漂会使整个运放的漂 移增加,在使用要求较高的场合应注意这一问题。
当集成运放输出端过载或短路时,如果没有 保护电路,就会使运放损坏。因而一些运放在 内部设置了限流保护或短路保护电路。对于没 有内部保护电路的集成运放,可采用输出保护 电路。图中稳压管VDZ1 和VDZ2反向串联, 而且稳压值均略高于运放最大输出电压,当由 于某种原因使输出电压过高时,稳压管将会反 向击穿,使运放的输出电压被限制在VDZ的稳 压值。
1.2 集成运放应用中应注意的问题
1. 自激振荡的消除
消除自激振荡的方法是补偿法。通常是在运放的适当位置接入补偿电容 或补偿电路,破坏电路产生自激振荡的条件,使运放能够稳定地工作。根据 补偿网络接入的位置不同,相位补偿方法可分为内补偿和外补偿两种。对于 多级放大电路,单纯电容补偿会使放大器在高频时幅值衰减得更快,故通频
带变窄。为了弥补这一缺点,可在分立电路的级间插入 RC补偿网络。利用
运放学习中的常见疑问
运放学习中的常见疑问
1、运放输出端加一小电阻的作用?
答:运放输出短路的保护方法很简单,只要用一个小电阻R串接于运放的输出端,如图所示,就能防止输出短路失效。
如果这个电阻接到反馈环路内,如图中虚线所示,除输出电压明显下降外(负载为2kΩ时,图中数值情况下,Vo可下降10%),对电路的其它性能无任何影响。
这种电路还有一个优点,对于外接容性负载,电路也非常稳定。
因此,即使集成运放内部已加限流电阻,也应在运放输出端外接一个小电阻。
2、运放的外围电阻为什幺都是K欧级别的啊,为什幺欧姆级别的不行啊?比如说反相比例运放,Rf/Ri=10;一般Rf=10k,Ri=1k;为什幺Rf=1K,Ri=100欧不行呢?
答:这个问题与电耗有关。
虽然小电阻噪声也小,但是电耗增加,就有不少毛病:
1、地线电流增加。
这个不妨从各级运放耦合考虑一下它的害处,地线电流大,级间地电位差会增加。
运算放大器常见问题
运算放大器常见问题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。
第五节 集成运放应用中的一些问题
第五节 集成运放应用中的一些问题一、集成运放的选用集成运放按其技术指标可分为通用型、高速型、高阻型、低功耗型、大功率型、高精度型;按其内部电路可分为双极型和单极型;按每一集成块中所含运算放大器的数目可分为单运放、双运放和四运放。
由于通用型运放价格较低,又比较容易购得,故应优先选用。
但因特殊型运放的部分性能比通用型要好得多,因此应根据实际要求选用集成运放。
其主要原则是1.信号源内阻较大时,应选用场效应管为输入级的运放,如LM351等。
2.输入信号中含有较大的共模信号时,应选择共模输入电压范围大和共模抑制比较大的运放,如μA725、LM308等。
3.对精度要求高的电路,应选择高增益、低漂移的运放,如OP-07等。
4.对要求功耗较低的场合,应选择低功耗型,如LM312、OP-20等。
5.对于频带宽的电路,应选择中增益宽带型,如LM353等。
6.对输出功率要求较大的场合,应选择大功率型,如MCEL165等。
大功率型运放在使用时,应根据要求加装散热片,以防运放因过热而损坏。
二、集成运放的消振与调零1.自激振荡的消除 集成运放的内部为高增益多级放大电路,因而易于产生自激振荡,使电路工作不稳定。
为消除自激振荡,大多数运放(例如μA741等)的内部已设置了自激振荡的补偿网络,但也有的运放需要引出消振端子,外接RC 消振网络。
实际应用中,有些电路通过在正、负电源端并接0.01μF~0.1μF 的电容消除自激振荡,如图3-5-1a 所示;有些电路则在输入端并联RC 支路消振,如图3-5-1b 所示。
图3-5-1 集成运放消振电路a )电源端并接电容b )输入端并连RC 支路Oa )b )2.调零 集成运放在使用时,要求输入为零时输出也为零,即零输入零输出。
为此,有些运放在引脚中设有专门的调零端子,接上调零电位器R P 就可以进行调零,电路如图3-5-2所示。
调零电位器应选用精密的线绕电位器。
调零时,将电路的输入端接地,调节电位器R F 使输出电压为零即可。
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注:这里假设所提的 1000MHz 运放的增益带宽积等于其单位增益时的-3dB 带宽。
(2) 估算放大器的带宽,要用到运放带宽积的概念,带宽积=增益 X(-3dB 带宽)。按专家所给出的以上计算 方法即可估算系统带宽。 (3)
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一、 运算放大器设计应用经典问答集粹
1. 用运算放大器做正弦波振荡有哪些经典电路 问: 用运算放大器做正弦波振荡器在学校时老师就教过,应该是一个常用的电路。现在我做了几款,实际效果都 不理想。哪位做过,可否透露些经验或成功的电路?
答: (1) 用以下方法改进波形质量: 选用高品质的电容;对运放的电源进行去耦设计;对震荡器的输出信号进行滤波处理。
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子 为调节频率方便,通常取 R1 = R2 = R,C1 = C2 = C,如果令 ω0=1/ RC,则上式简化为:
飞 问题自然明了。答案是:合格的 LM358 在+/-5V 电源和 RL>=10KOhm 的条件下,能够满足将幅度低于-1V
的低频或直流信号做等幅反向转换或传输。这里,不要被单电源运放的名称所迷惑。单电源运放依然可以很 好地工作在双电源供电的工作环境里。不过是因为其比常规/标准运放具有更宽、更接近 Vcc/Vee 电源端电压
Hale Waihona Puke 张飞电子工程师速成视频教程 张飞实战电子
目录:
一、 运算放大器设计应用经典问答集粹 二、 四类运算放大器的技术发展趋势及其应用热点
子 电 战 实 飞 张
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电 (3) 1uA 直流通过 10M 欧姆在运放输出端通常产生+10V 的输出电压。也因此限制了交流信号的动态范围,并
对,op07 可以,但是 op07 需要正负 15v 供电,比较麻烦。 请各位推荐一个正负 5v 供电的运放,谢谢了。
电
战 答:
(1) 不知你要的输出电压是多少,可以用 SGM358 试试电源电压是正负 2.75(最大) (2) 输出电压就是正的啊,0.221 至 0.494V,就是一个反相比例运算电路。我再重说一下吧,其实很简单,
4. 微弱交流信号的提取与放大的问题 问:我的有用信号是 1~100nA 频率 1k~10khz 的交流信号,但是接收信号中又存在 1uA 左右的直流电流,我
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幅度平衡条件,就可产生自激振荡。振荡频率为:
一般两级阻容耦合放大器的电压增益 Au 远大于 3,如果利用晶体管的非线性兼作稳幅环节,放大器件的工作 电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势 运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)
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电
战
实
飞 可见,RC 串并联反馈网络的反馈系数是频率的函数。由式 GS0821 可画出的幅频和相频特性,如图 Z0822
所示。由图可以看出:
当
张时, 的模最大,且|
| = 1/3 ,φF=0;当 f 大于 f0 时,|
|都减小,且 φF≠0 。
这就表明 RC 串并联网络具有选频特性。因此图 Z0820 电路满足振荡的相位平衡条件。如果同时满足振荡的
子 (2) 我曾经在铃流源电路中用到一种带有 AGC 电路的文氏电桥振荡器,用来产生 25Hz 的正弦波,如图所示。
图中使用二极管限幅代替非线性反馈元件,二极管通过对输出电压形成一个软限幅来降低失真。文氏电桥或 低失真的特性要求有个辅助电路来调节增益,辅助电路包括从在反馈环路内插入的一个非线性元件,到由外
张 的输入/输出能力与特性,才有此专称,两者的结构本质上相同。通用运放在线性传输范围,依然有很多实际
的单电源供电应用。楼主在模拟/仿真 LM358 时,可能将供电设置成正极性单电源的方式,而一般的仿真软 件,可能将输入电压条件内置为 Vcc/Vee 电源端电压的范围,输入电压已经超出限度,结果自然不正常。从 LM358 的 PNP 差分输入结构看,+5V 单电源结构即有可能基本满足(一定条件下)初始的要求;而 CA3140 (/stores/DataSheets/linear/ca3140.pdf)的 PMOS 差分输入结构在单电源条 件 下 , 满 足 要 求 的 可 能 性 更 大 。 OP-07 运 放 +/-5V 也 是 可 正 常 工 作 的 (http://www.ortodoxism.ro/datasheets/nationalsemiconductor/OP-07.pdf)。前期分析极为重要,但还得通过 实际验证。一个反向比例器的验证测试,在面包板上极为便捷。若有测量仪器就更为方便与直接 (Tek-577-178,BJ4840)。通过测量,还可评估一下所用仿真工具的智能程度与符合实际的概率。供参考。
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3. 把负电压转成正值 问:
子
我需要把负电压转成正值,范围是-0.494 至-0.221V,想接一个反向比例运算电路,但是 LM358 接出来不
子 趋势相反。这些思想,就是那个著名的前期高设计投入、后期低生产消耗的“投入-消耗成本时间反比曲线族”
的具体体现。确实反映出设计、生产实践中的一些客观规律。 (2) 谢谢你给我建议,它对我有很大的帮助,但是还是有个问题我搞不懂,怎么实现你说的“直流调零”呢? 另外能不能推荐几款合用的运放,再次感谢你。
子 从图 Z0820 可以看出,RC 串并联网络和 Rf、Re,正好组成四臂电桥,放大电路输入端和输出端分别接到电
桥的两对角线上,因此称为文氏电桥振荡器。
电 目前广泛采用集成运算放大器代替图 Z0820 中的两级放大电路来构成 RC 桥式振荡器。图 Z0823 是它的基本
电路。
文氏电桥振荡器的优点是:不仅振荡较稳定,波形良好,而且振荡频率在较宽的范围内能方便地连续调节。
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应该如何把我要的交流电流提取出来然后放大呢?另外放大部分有什么好的实现方法么?大概 1nA 要转换成 10mV。 答:(1) 解决问题时,需要提取焦点的“差异”,从而找出解决问题的钥匙。这里的关键就是:实现 10M 欧姆 跨阻比例器的直流调零。关于电路的具体参数设计,有时常与工艺考查紧密相关。根据经验推算:4MHz 增 益带宽乘积的运放与 10M 欧姆的普通反馈电阻 Rf 实现的跨阻比例器的信号带宽可达到 40KHz。因此,对处 于频率上限边界的 10KHz 的正弦频率分量,会有-1.83%的最大频率响应衰减。主因就是与 Rf 等效并联的总 分布电容 Cf(电阻的封装结构电容+工艺装配结构电容--包括运放封装和 PCB 等空间结构电容)。若此结果为 不可接受的瓶径,可考虑用两个 5M 欧姆电阻串联成一个 10M 电阻,等效 Cf 约可减半。接近 80KHz 的电路 带宽产生的最高频响衰减的影响,将减少到约-0.0335%了。运放宜选用 Ib<0.1nA(全工作温度范围内)和高 带宽的产品,以保证零点的稳定和高频响应的要求。或者对后续电路的传输采取交流隔直方式--以消除零点漂 移的影响。运放工作电源的交流纹波电压应<2mVp-p,不宜采用开关电源供电。整个电路需要采取电场屏蔽措 施——安装在屏蔽接地的金属盒子之中。设计的前期考虑越细致、投入越多,研制进程中翻案、返工、打补 丁的机会就越少,设计质量、产品质量才能更高,设计成本反而减少,生产的后期成本也越少。反之,结果
战 出的静态电压处在中心位置处(Vcc/2=2.5V),这里 Q1 多数用的是小信号的 MOSFET 2N7000(N 沟道,60V,
7.5 欧),D1 则选用 1N4148。以上供你参考。 (3)
实 飞 张
为克服 RC 移相振荡器的缺点,常采用 RC 串并联电路作为选频反馈网络的正弦振荡电路,也称为文氏电桥振 荡电路,如图 Z0820 所示。它由两级共射电路构成的同相放大器和 RC 串并联反馈网络组成。由于 φA= 0,这 就要求 RC 串并联反馈网络对某一频率的相移 φF=2nπ,才能满足振荡的相位平衡条件。下面分析 RC 串并 联网络的选频特性,再介绍其它有关元件的作用。 图 Z0820 中 RC 串并联网络在低、高频时的等效电路如图 Z0821 所示。这是因为在频率比较低的情况下, (1/ωC)>R,而频率较高的情况下,则(1/ωC)<R,前者等效于一节超前型移相电路,后者等效于一节滞后 型移相电路。显然频率从低到高连续变化,相移从+90°到-90°连续变化,其中必存在一个中间频率 f0,使 RC 串并联网络的相移为零。于是满足相位平衡条件。对此,可进一步作定量分析,由图 Z0821(a)得:
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范围将超出线性区,使振荡波形产生严重失真。为了改善振荡波形,实用电路中常引进负反馈作稳幅环节。 图 Z0820 中电阻 Rf 和 Re 引入电压串联深度负反馈。这不仅使波形改善、稳定性提高,还使电路的输入电阻 增加和输出电阻减小,同时减小了放大电路对选频网络的影响,增强了振荡电路的负载能力。通常 Rf 用负温 度系数的热敏电阻(Rt)代替,能自动稳定增益。假如某原因使振荡输出 Uo 增大,Rf 上的电流增大而温度 升高,阻值 Rf 减小,使负反馈增强,放大器的增益下降,从而起到稳幅的作用。