设计高稳定性运算放大器电路的3点小结

2019年10月2日22:14:37 评论

在模拟电子的设计过程中,经常会使用到运算放大器,其中的负反馈更是家常便饭:负反馈可以抑制增益不稳定,减小元器件引入的非线性误差,减小温漂、阻抗变换和扩展频带等作用。然而,尽管负反馈的使用会使设计的电路在一定程度更加稳定,但是,如果没有注意设计的关键,也会出现使电路变的不稳定的情况。下面介绍设计高稳定行运算放大器电路的关键技术:

一、接地技术

在进行运算放大线路设计过程中,会有两个地线:信号地和电源地。在这两个地线的处理过程中,有很多的方法,但仍需要注意:信号地连接主要的电路部分,如:信号放大电路,反馈网络等;电源地是常见的,在电路设计中,该线主要为各个元器件地线的回路,这样可以减小干扰,保证运算放大器的稳定!

二、电源滤波

为防止电源电流的变化引起运放输入端的简介反馈通路,这时需要对电源进行滤波,为打破该反馈通路,推荐使用0.01uf-0.1uf的电容对电源进行旁路,最好采用低ESR和低ESL的贴片式的陶瓷电容。在电路布局中必须是引线长度尽量短,此时的反馈网络元件的位置也要靠近反向输入管脚,以便使杂散电容最小,确保运算放大器电路的高稳定性。

三、电路的极零点分析

在运算放大电路设计中,我们常用的设计方案有放大、滤波、比较器和施密特触发器等等。但是,我们在设计过程中,需要把持运算放大器稳定的精髓:传递函数。

通过列出运算放大器的传递函数,可以从中得到运算放大器的极点和零点,这对保持运算放大器的稳定有着重要的作用:极点减小了幅值(有利于稳定),也减少了相位裕度(不利于稳定);零点则增大了幅值(不利于稳定),但增大了相位裕度(利于稳定);在复平面的右半平面的零点,既增大了幅值,又减少了相位裕度。

在实际的电路设计中,只要能找到运算放大器的主副极点,工作算是完成了一大半,剩余的部分就是针对不同的模型采用不同的补偿方法来消除相应的零点和极点,使系统更加稳定。常用的稳定运算放大电路方法:

  • 在输入端正负输入端增加串联电阻,降低环路增益,达到系统的稳定;
  • 在运放的输入端有时会有高直流噪声增益,这时需要正负输入端串联RC网络来稳定系统;
  • 在反馈回路中增加一个电容,引起相位超前补偿达到稳定的效果。

运算放大器的设计是一个小系统设计,只有将该部分达到稳定,才能使整体系统设计达到稳定。

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