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容性負載該怎么處理?

lhl545545 ? 來源:貿澤電子設計圈 ? 作者:貿澤電子設計圈 ? 2020-06-25 18:52 ? 次閱讀

作為電子工程師運算放大器算是很常見的一種IC了。今天我們說說一些設計的細節問題。

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第一、偏置電流如何補償

對于常用的反相運算放大器,其典型電路如下:

容性負載該怎么處理

在這種情況下,R3為平衡電阻,保證運放的電流補償,使正負端偏置電流相等。甚至取值更大時,會產生更大的噪聲和飄逸。但是,應大于輸入信號源的內阻。

這時,善于思考的工程師都會想到,如果是同相放大器電路原理又是怎樣的呢?現在我們先回顧下同相運放的設計電路:

容性負載該怎么處理

當計算出的Rp為負值時,需要將該電阻移動到正相端,與R1串聯在輸入端。

這里額外多插入一句,同相比例運放具有高輸入阻抗、低輸出阻抗的特性,廣泛應用在前置運放電路中。

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第二、調零電路

今天運放已經發展的很迅速,輔助功能各式各樣,例如有些運放已經具有了調零的外接端口,此時依據數據手冊選擇合適的電阻就可以完成運放調零。例如LF356運放,其典型電路如下:

容性負載該怎么處理

另外一些低成本的運放或許不帶這些自動調節功能,那么作為設計師的我們也不為難,通過簡單的加法電路、減法電路等就可以完成固定的調零(雖然有時這種做法只有隔靴撓癢的作用)。

通常在補償電路中增加一個三極管電路,利用PN結的溫度特性,完成運放的溫度補償。例如在LF355典型電路中將三極管電路嵌入在V+和25K反饋電阻之間。

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第三、相位補償如何選擇

當閱讀一個集成運放數據手冊的時候,會發現集成運放的內部其實是一個多級的放大器,因此,不可避免的對系統引入了極點,使得電路需要進行相位補償。通常采用超前補償、滯后補償和滯后-超前補償。所謂的超前補償就是相移減小的補償,通俗的講就是使電路出現零點,在該頻率處的輸出信號比輸入信號的相位超前45°。通過計算得出將出現極點的頻率點,據此來人工設計出一個零點,從而使系統變得穩定。

容性負載該怎么處理

滯后補償通常可以理解為使相移增大的補償。可以使主極點頻率降低,使放大器頻帶變窄,這樣,就可以使運放電路在有限的帶寬內只有一個極點,使運放電路變得容易調整。

容性負載該怎么處理

第三種就是超前-滯后補償,即采用合適的方法來處理運放單元。總之,萬變不離其宗。

容性負載該怎么處理

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第四、容性負載該怎么處理

在平時的電子電路設計中,會由于不小心或者不注意負載的特性,而使電路變得震蕩,這時,就應該注意負載的特性了。

通常情況下,當負載為容性,并且估計其電容值小于2000pF時,可通過在負載和運放的輸出端串聯一個小的電阻來消除震蕩。電阻R2的大小為10-300Ω之間。

容性負載該怎么處理

當負載較大時,采用如下的方案消除震蕩:

容性負載該怎么處理

補償電容C2與反饋電阻R3構成超前補償網絡,形成新的零點,抵消容性負載C1和運放輸出電阻(Ro) 構成的新極點, 從而達到消除震蕩的目的。此時的補償電容C2 大小為C2=C1(Ro+Rk)/R3,Rk(可變電阻)取經驗值10-300Ω。以上為運放電路設計中容易出現的問題和合適的解決方案,希望對大家有所啟發。
責任編輯:pj

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