【设计技巧】不可不知的运算放大器设计细节

电子工程师

运算放大器是电子工程师十分常见的一种IC，如加法电路，减法电路、乘法电路、指数电路等，都是电子工程师所熟知的知识，本文为大家整理了一些设计的细节内容。

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，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。

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。

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。

第三种就是超前-滞后补偿，即采用合适的方法来处理运放单元。总之，万变不离其踪。

四、容性负载改怎么处理

在平时的电子电路设计中，会由于不小心或者不注意负载的特性，而使电路变得震荡，这时，我们就应该注意负载的特性了。

通常情况下，当负载为容性，通过估计其电容值小于2000pF时，通过在负载和运放的输出端串联一个小的电阻来消除震荡。电阻R2的大小为10-300Ω之间。

当负载较大时，我们采用如下的方案进行消除：

补偿电容C2与反馈电阻R3构成超前补偿网络，形成新的零点，抵消容性负载Cl和运放输出电阻Ro构成的新极点，从而达到消除震荡的目的。此时的补偿电容C2大小为C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取经验值10-300Ω。

以上为运放电路设计中容易出现的问题和合适的解决方案，希望对大家有所启发。更希望大家留言，共同提高!

alonggege · 2019-8-3 08:11:05

不错，很好的经验分享，辛苦麻烦了，欠缺这方面的资料，非常感谢

lm12041204a · 2019-10-16 10:02:22

感谢楼主分享！

2 条评论