在实验中使用运放时,需要注意以下问题:
输入电压是否超限
通常不超过电源电压,具体需看芯片手册。例如,有些运放的输入电压范围是电源电压的±15V,而有些则可能是单电源供电,如+5V。
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。例如,基于MOS的运放是轨对轨运放,输出可以达到电源电压,但负载越大,输出降落越多。有些运放输出幅度比电源电压要小2~6V。
避免在运放输出直接并接电容
直接在运放输出并接去耦电容可能会导致电路自激振荡。正确的做法是先串入一个电阻,然后再并接去耦电容,以削减输出瞬间电流并避免振荡。
避免在运放反馈回路并接电容
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,否则容易发生振荡。
理解运放的最简模型
运放可以看作是一个压控电压源,输出由受控电压源提供,控制电压为输入端的差分电压。
注意电流约束
运放输出端的电流应遵循Kirchhoff电流定律,流过反馈电阻Rf的电流和流过负载电阻RL的电流并不相等,因为运放内部结构决定了电流有机会流入输出端。
电阻杂散电容的影响
反向比例运算电路中,电阻自身杂散电容会影响频率特性,导致高频领域增益下降。为减小杂散电容的影响,可以使用高精度电阻或减小电阻阻值。
反馈系数的量化问题
反馈系数的量化问题对系统的稳定性、快速性和准确性有很大影响。设计电路时应尽量精确选择反馈系数。
确定输入端的状态
包括电压和电流的极性以及参考电压的选择。
分析电路的反馈类型
根据反馈类型选择合适的运算放大器型号和参数。
确定输出端的形式
包括电压输出、电流输出或功率输出等。
考虑电路的稳定性
包括运算放大器的偏置电压、温度影响等。
运用误差分析方法
计算电路的静态误差和动态误差,并优化电路设计。
调零
为提高运算精度,在运算前应对输出直流电位进行调零,保证输入为零时输出也为零。有些运放有内补偿,不需外接补偿电路,但若需外接调零电路,应按组件要求接入调零电位器。
避免自激振荡
集成运放极易产生自激振荡,需外接补偿电路以消除振荡。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。
通过以上注意事项,可以有效避免实验中运放电路出现问题,提高电路的稳定性和性能。