運(yùn)放概述&&案例講解 1.基本概念

優(yōu)點(diǎn)：兩個(gè)輸入端電位始終近似為零（同相端接地，反相端虛地），只有差模信號(hào)，抗干擾能力強(qiáng)；

缺點(diǎn)：輸入阻抗很小，等于信號(hào)到輸入端的串聯(lián)電阻的阻值。

優(yōu)點(diǎn)：輸入阻抗和運(yùn)放的輸入阻抗相等，接近無(wú)窮大

缺點(diǎn)：放大電路沒(méi)有虛地，因此有較大的共模電壓，抗干擾能力相對(duì)較差，使用時(shí)要求運(yùn)放有較高的共模抑制比，另一個(gè)小缺點(diǎn)就是放大倍數(shù)只能大于1；

1、同向放大器的輸入阻抗和運(yùn)放的輸入阻抗相等，接近無(wú)窮大，同相放大器的輸入電阻取值大小不影響輸入阻抗；而反向放大器的輸入阻抗等于信號(hào)到輸入端的串聯(lián)電阻的阻值。因此當(dāng)要求輸入阻抗很高的時(shí)候就應(yīng)選擇同相放大器！

2、同向放大器的輸入信號(hào)范圍受運(yùn)放的共模輸入電壓范圍的限制，反向放大器則無(wú)此限制。因此如果要求輸入阻抗不高且相位無(wú)要求時(shí)，首選反向放大，因?yàn)榉聪蚍糯笾淮嬖诓钅Ｐ盘?hào)，抗干擾能力強(qiáng)，可以得到更大的輸入信號(hào)范圍。

3、在設(shè)計(jì)中要求放大倍數(shù)相同的情況下盡量選擇數(shù)值小的電阻配合，這樣可以減小輸入偏置電流的影響和分布電容的影響。如果很計(jì)較功耗，則要在電阻數(shù)值方面折中。

上圖中反向放大電路RG,RF組成反饋比例電阻。在需求輸入阻抗不高的情況下，放大倍數(shù)較小，合理的選用上圖電路比較合適

缺點(diǎn)：存在差模干擾

CF,CL是有利于電路的穩(wěn)定

2.案例講解

案例1：電壓跟隨器

“麻煩制造者”運(yùn)算放大器開(kāi)環(huán)輸出電阻 (Ro)，實(shí)際并非運(yùn)算放大器內(nèi)部的一個(gè)電阻器。它是一個(gè)依賴于運(yùn)算放大器內(nèi)部電路的

等效電阻。如果不改變運(yùn)算放大器，就不可能改變它。CL 為負(fù)載電容。如果您想驅(qū)動(dòng)某個(gè) CL，您就會(huì)受困于 Ro 和 CL 形成的極

點(diǎn)。G=1 時(shí)，20MHz 運(yùn)算放大器的反饋環(huán)路內(nèi)部 1.8MHz 極點(diǎn)便會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。在圖 33 中一探究竟

旁路電容器： 是的，需要它們，但為什么呢？ 目標(biāo)解決電路震蕩問(wèn)題

電源抑制是放大器抑制電源電壓變化的能力。 例如，圖 66 顯示該抑制能力在低頻時(shí)很強(qiáng)，但隨著頻率的升高而減弱。因此，如果在

高頻時(shí)的抑制能力較差，則此時(shí)會(huì)發(fā)生振蕩。

沒(méi)有適當(dāng)?shù)慕拥嘏月冯娙萜鞯碾娫磿?huì)產(chǎn)生高阻抗。

我們通常認(rèn)為外部電源產(chǎn)生的噪聲會(huì)干擾放大器。但運(yùn)算放大器可能會(huì)出現(xiàn)其自身的問(wèn)題。例如，輸出負(fù)載電流必須來(lái)自電源端子。

在沒(méi)有適當(dāng)旁路的情況下，電源端子的阻抗可能很高。這允許交流電 (AC) 負(fù)載電流在電源引腳上產(chǎn)生交流電壓。這會(huì)產(chǎn)生意外的、

不受控制的反饋路徑。該電源連接中的電感可在電源引腳處放大生成的交流電壓。在高頻應(yīng)用時(shí)，由于電源抑制能力比較弱，這樣一

個(gè)意外的反饋路徑可能會(huì)導(dǎo)致振蕩。

除此之外，當(dāng)然也存在著來(lái)自內(nèi)部的影響因素。在沒(méi)有穩(wěn)定電源的情況下，內(nèi)部電路節(jié)點(diǎn)可能會(huì)相互影響，從而生成多余的反饋路

徑。內(nèi)部電路被設(shè)計(jì)為在電源端子上具有穩(wěn)定的低阻抗。在沒(méi)有穩(wěn)定的低阻抗電源做基礎(chǔ)的情況下，放大器的行為可能完全不同并且

不可預(yù)知。

在輸入為無(wú)噪聲正弦波時(shí)，由于旁路較差而導(dǎo)致的意外反饋可能不是整潔的正弦波。電源端子中的信號(hào)電流（圖 67）通常會(huì)嚴(yán)重失

真，因?yàn)樗鼈儍H表示正弦波電流的一半。由于正負(fù)電源上的不同電源抑制特性，凈效應(yīng)將使輸出波形失真

這些問(wèn)題會(huì)因高負(fù)載電流而放大。無(wú)功負(fù)載會(huì)生成相移負(fù)載電流，這可能會(huì)使問(wèn)題更加嚴(yán)重。由于反饋路徑中的額外相移，電容性負(fù)

載已經(jīng)具有更高的振蕩風(fēng)險(xiǎn)。這些具有更高風(fēng)險(xiǎn)的情況可能需要值更高的鉭旁路電容器，并且在進(jìn)行電路布局、壓縮和導(dǎo)向時(shí)應(yīng)格外小心。

當(dāng)然，并非所有旁路較差的放大器都會(huì)振蕩?？赡軟](méi)有足夠的正反饋或相位不是十分正確（或者是錯(cuò)誤的！），從而無(wú)法維持振蕩。

但即便如此，放大器的的性能同樣可能會(huì)受到影響。過(guò)度過(guò)沖和較差的穩(wěn)定時(shí)間可能會(huì)影響頻率和脈沖響應(yīng)。

但事實(shí)上，您并不需要為旁路而瘋狂，被所有的這些顧慮折騰得憂心忡忡。您只需要警惕一些特殊的敏感情況以及具有潛在問(wèn)題的跡象即可。

運(yùn)放應(yīng)用的基本例子-電壓跟隨器

一：電路功能

上圖是應(yīng)用LDO和運(yùn)放組成的電壓調(diào)節(jié)電路，LDO為L(zhǎng)T2596，目的是不改變電阻的情況下輸出可調(diào)電壓。負(fù)載為感性負(fù)載

運(yùn)放作用：和LDO的反饋電路中形成可變的輸出。隔離

二：具體分析

參數(shù)：運(yùn)放輸出為Vdc,最終輸出為Vout,LDO的Vref為1.23V

電路分析：根據(jù)電流關(guān)系列關(guān)系式

Vref/1.5K = (Vout-Vref)/16K+(Vdc-Vref)/1.4K

從上關(guān)系式可以得出Vdc和Vout輸出之間的關(guān)系對(duì)地電容，從而實(shí)現(xiàn)不改變電阻的情況動(dòng)態(tài)輸出

三：電路優(yōu)勢(shì)分析

（1）動(dòng)態(tài)輸出，以實(shí)際測(cè)試為主，會(huì)根據(jù)反饋存在一定差

（2）充分利用運(yùn)放實(shí)現(xiàn)隔離作用，當(dāng)輸出接感性負(fù)載提高電路的穩(wěn)定性

有兩種情況對(duì)地電容，R9 是必須的，

容性負(fù)載，或超過(guò)四份一波長(zhǎng)的傳輸線，

掛容性負(fù)載是寬帶放大器，不是積分器，因?yàn)槿菪载?fù)載傳到輸入端成了高通，而?積分器?(C11)是低通，兩種反饋互補(bǔ)。

文章由啟和科技編輯