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運算放大器，對于學工科的學生來說是一個耳熟能詳的詞。運算放大器作為最通用的模擬器件，廣泛運用于信號變換調理、ADC采樣前端和電源電路等場合。大家在學習模電課程的時候，都已經學會了運放的設計。然而在使用運放的時候，又有哪些需要注意的呢?今天小編就給大家來講解一下運放在使用過程中需要注意的六大規則： 1、注意輸入電壓是否超限 圖1-1是ADI的OP07數據表中的輸入電氣特性的一部分，可以看到在電源電壓±15V的條件下，輸入電壓的范圍是±13.5V，如果輸入電壓超出范圍，那么運放就會工作不正常，出現一些意料不到的情況。 圖1-1 而有一些運放標注的不是輸入電壓范圍，而是共模輸入電壓范圍，如圖1-2是TI的TLC2272數據表的一部分，在單電源+5V的條件下，共模輸入范圍是0-3.5V.其實由于運放正常工作時，同相端和反相端輸入電壓基本是一致的(虛短虛斷)，所以“輸入電壓范圍”與“共模輸入電壓范圍”都是一樣的意思。 圖1-2 2、不要在運放輸出直接并接電容 在直流信號放大電路中，有時候為了降低噪聲，直接在運放輸出并接去耦電容(如圖2-1)。雖然放大的是直流信號，但是這樣做是很不安全的。當有一個階躍信號輸入或者上電瞬間，運放輸出電流會比較大，而且電容會改變環路的相位特性，導致電路自激振蕩，這是我們不愿意看到的。 正確的去耦電容應該要組成RC電路，就是在運放的輸出端先串入一個電阻，然后再并接去耦電容(如圖2-2)。這樣做可以大大削減運放輸出瞬間電流，也不會影響環路的相位特性，可以避免振蕩。 3、不要在放大電路反饋回路并接電容 如圖3-1所示，同樣是一個用于直流信號放大的電路，為了去耦，不小心把電容并接到了反饋回路，反饋信號的相位發生了改變，很容易就會發生振蕩。所以，在放大電路中，反饋回路不能加入任何影響信號相位的電路。由此延伸至穩壓電源電路，如圖3-2，并接在反饋腳的C3是錯誤的。為了降低紋波，可以把C3與R1并聯，適當增大紋波的負反饋作用，抑制輸出紋波。 4、注意運放的輸出擺幅 任何運放都不可能是理想運放，輸出電壓都不可能達到電源電壓，一般基于MOS的運放都是軌對軌運放，在空載情況下輸出可以達到電源電壓，但是輸出都會帶一定的負載，負載越大，輸出降落越多。基于三極管的運放輸出幅度的相對值更小，有的運放輸出幅度比電源電壓要小2~6V，比如NE5532.圖4-1就是TI的TLC2272在+5V供電的輸出特性，它屬于軌對軌運放，如果用該器件作為ADC采樣的前級放大(如圖4-2)，單電源+5V供電，那么當輸入接近0V的時候，輸入和輸出變得非線性的了。解決的方法是引入負電源，比如在4腳加入-1V的負電源，這樣在整個輸入范圍內，輸出與輸入都是線性的了。 圖4-1 5、注意反饋回路的Layout 反饋回路的元器件必須要靠近運放，而且PCB走線要盡量短，同時要盡量避開數字信號、晶振等干擾源。反饋回路的布局布線不合理，則會容易引入噪聲，嚴重會導致自激振蕩。 6、要重視電源濾波 運放的電源濾波不容忽視，電源的好壞直接影響輸出。特別是對于高速運放，電源紋波對運放輸出干擾很大，弄不好就會變成自激振蕩。所以最好的運放濾波是在運放的電源腳旁邊加一個0.1uF的去耦電容和一個幾十uF的鉭電容，或者再串接一個小電感或者磁珠，效果會更好。 |
