运算放大器选择经验总结分享

idoido · 发表于 2019-7-12 21:00:48

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运算放大器选择经验总结分享

运算放大器(op amp)是整个模拟电路设计的基石，选择一个恰当的放大器对于达到系统设计指标至关重要。

考虑因素：

1.运放供电电压大小和方式选择;

2.运放封装选择;

3.运放反馈方式，即是VFA (电压反馈运放)还是CFA(电流反馈运放);

4.运放带宽;

5.压摆率大小，这决定全功率信号带宽;

6.Offset电压和Offset电流选择;

7.Offset电压随温度的漂移大小，即ΔVoffset/ΔT大小;

8.运放输入阻抗选择;

9.运放输出驱动能力大小选择;

10.运放静态功耗，即ICC电流大小选择;

11.运放噪声选择;

12.运放驱动负载稳定时间。

在设计开关电源的模拟电路时，有的人根本不知道如何选择运放，手头有什么就用什么，也许你曾经这样做了100次，都幸运的成功了，但是第101次会怎么样呢?另外一些人是恰恰相反，抱着五六本原厂资料翻来翻去，结果好不容易寻到了“梦中情人”，却又买不到。不才向大家推荐一些俗俗的运放，肯定能买到，能适应大多场合。

1. 速度要求不高，或直流放大：LF441(单),LF442(双),LF444(四),TL084(四)(以上运放为JFET输入，阻抗极高，不必考虑输入端的阻抗平衡)OP07(单，高精度，有调零端，速度可是特别慢,用于直流放大不错)

2. 速度比较高，音频范围，倍数不超过100：LF356(单),LF353(双),LF347(四),TL074(四)(以上运放为JFET输入，阻抗极高，不必考虑输入端的阻抗平衡)OP27(单，高精度，有调零端，速度比LF356快)NE5534(用于音响放大，音质很好，但输入阻抗低)

3. 高速OP37(单位频响50MHz，但一定不能用做跟随器!在闭环增益小于5时会自激)。

4. 低压或单电源LM324(太慢)建议使用Maxim公司产品其他特殊场合，如视频放大，超线性放大，低漂移等要求，还是要查查资料再说。

"你焊在电路板上的运放不是教科书上的理想运放!"设计电路时，在考虑了你所考虑的全部问题以后，请注意以下问题：

1. 输出电压摆幅不要期望一般的运放的输出电压能达到供电电压,哪怕你的负载电阻为10M. 一般的通用运放的输出电压的峰峰值都与电源相差1~3V。

2. 共模输入电压范围不要让你的运放的输入端的电位非常接近他的供电电压,否则你会被搞的焦头烂额.例如,你选用的是LF347运放(多数JFET运放都类似),供电电压为正负12V,正输入端电位为-11V,负输入端为-11.5V,你猜输出会是什么?或许你猜错了,是-10V.这就是你超出共模电压范围使用的结果.当然,如果你换成LM324,就没有这种效果了.幸好,现在Maxim公司和NS公司都推出了Rail to Rail运放,他们的共模电压范围和电源电压相同.

3. 输出电压摆率SR如果你正在用运放放大高频大幅值信号,一定不要忽略SR参数,他表示输出电压每微秒最大的变化量.举例说明,uA741的单位带宽为1MHz,SR=0.7V/us,如果你将他接成跟随器形式(增益=1),此时,如果你输入幅值为-5V~+5V,频率为200KHz的方波,那么,输出结果一定使你大失所望,他的输出居然是一个幅值只有2V左右的怪怪的三角波.略做补充:

(1)对于低电势放大线路,还要考虑失调,温漂和输入噪音。

(2)对于高精度线路,应注意共模抑制比,一般来说共模抑制比高的OP其线性较好。

(3)注意输入电阻,双极型OP一般在几百K至几十M。

运放的自激有多种可能引起:

1. 补偿不足. 例如OP37等运放,在设计时,为了提高高频响应,其补偿量较小,当反馈较深时会出现自激现象.通过测量其开环响应的BODE图可知,随着频率的提高,运放的开环增益会下降,如果当增益下降到0db之前,其相位滞后超过180度,则闭环使用必然自激。

2. 电源回馈自激.从运算放大器的内部结构分析,他是一个多级的放大电路,一般的运放都由3级以上电路组成,前级完成高增益放大和电位的移动,第2级完成相位补偿功能,末级实现功率放大.如果供给运放的电源的内阻较大,末级的耗电会造成电源的波动,此波动将影响前级的电路的工作,并被前级放大,造成后级电路更大的波动,如此恶性循环,从而产生自激。

3. 外界干扰. 确切的说,这并不算自激,但现象和自激相似.输出产生和输入无关的信号.因为我们处于一个电磁波笼罩的环境之中,有50Hz和100Hz的工频干扰,数百Hz的中波广播干扰,数MHz的短波干扰,几十到几百Hz的电视广播和FM广播干扰,1GHz左右的无线通讯干扰等.如果电路设计屏蔽不佳,干扰自然会引入电路,并被放大.如果电路出现自激现象,首先应该判断是哪种原因造成的.第一种自激出现在运放闭环使用,而且增益较低的情况下,一般只有增益小于10的情况下才能出现.其实这种自激最好解决,正确的选择运放即可,对于一些高速运放,其厂家手册中都会注明最低的闭环增益。

与此相反,后两种情况都是在高增益情况下发生,这一点非常重要,可以准确的判断自激的原因.相对而言,后两种自激较难解决,本人不谦虚的说,只有具有一定的模拟电路设计经验,才有可能避免以上情况的发生.基本原则是尽量增加地线的面积,在运放供电印脚附近,一定是附近增加高频退殴电容,采用高频屏蔽等方法消除自激,减小干扰.运放和比较器的区别：运算放大器与专用比较器在变频器主控板的控制电路中比较常见，它的作用也不用我去形容了，做这行的都比我清楚。

1、运放可以连接成为比较输出，比较器就是比较。那么市面上为何单独出售两种产品，他们有相同和不同之处是什么呢?

2、比较器输出一般是OC便于电平转换;比较器没有频补，SLEW RATE比同级运放大，但接成放大器易自激。比较器的开环增益比一般放大器高很多，因此比较器正负端小的差异就引起输出端变化。

3、频响是一方面，另处运放当比较器时输出不稳定，不一定能满足后级逻辑电路的要求。

4、比较器为集电极开路输出，容易输出TTL电平，而运放有饱和压降，使用不便。

关于运算放大器与专用比较器的区别可分为以下几点：

1、比较器的翻转速度快，大约在NS数量级，而运放翻转速度一般为US数量级(特殊高速运放除外)。

2、运放可以输入负反馈电路，而比较器不能使用负反馈，虽然比较器也有同相和反相两个输入端，但因为其内部没有相位补偿电路，如果输入负反馈，电路不能稳定工作，内部无相位补偿电路，这也是比较器比运放速度快的原因。

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