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OP电路中小电容的大智慧

专家
2013-09-11 13:52:43    评分

  做低频模拟信号处理的工程师最常用的一种模拟器件就是OP放大器,工程师可以用它实现信号放大,功率放大,滤波器的设计。如果你想回顾下OP基本电路,可以参考jackwang的帖子运算放大器基本电路——11个经典电路,链接为http://forum.eepw.com.cn/thread/196953/1=,这篇文章对常用的OP运算放大器电路做了全面的说明。

  本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/167273.htm

  大家在利用OP做设计时,有时会出现莫名其妙的震荡,从而使设计变得很糟糕,这说明你设计的OP运放电路在不知不觉中满足了震荡条件AF=1,如果对该OP电路进行一些补偿,则消除该震荡,常用的OP电路补偿是一个以RC网络为基础。现在我对OP电路电容的使用做一总结,以飨坛友。

  1、负载容性

  做模拟信号处理时经常会用到去高频干扰电容,具体电路如图1所示

OP电路中小电容的大智慧

  其实,该电路还有另一种名称,主极点补偿电路。这时,对OP放大器来说,电容C1作为负载,若负载阻抗和C1构成的极点位置和零频靠的很近,该极点在电路中就处于主要地位。

OP电路中小电容的大智慧

  在调试电路中,如果电容C1达到一定数值,它的极点会与运放的极点相互作用,引起系统的不稳定。当该电容选择特别大时,它会完全损毁运放的带宽,但另一方面,减低了系统噪声和低频增益。

  2、反馈回路增加电容

  在一些放大电路的PCB板子中,由于运放的封装和一些分布电容的影响,会使OP电路的设计使用超前补偿的方法使运放放大器处于稳定的工作状态。超前补偿电路如图2所示,

OP电路中小电容的大智慧

  其输入输出关系为

OP电路中小电容的大智慧

  从上式中可以看出,在传递函数中增加了一个极点,通过设置C1的数值,使得OP放大电路的零极点处在合适的位置,使得OP电路变得更加稳定可靠。其实在低频电路中该电容还具有稳定运放和减小噪声的作用。




关键词: OP     放大器     模拟信号    

专家
2013-09-11 13:54:06    评分
2楼

  3输入端接电容本

  文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/167273.htm

  前面说的两种电容的安放在输出端和反馈回路中,这样放置电容达到了一定的效果,但是改变了电路的环路增益,本着“一查到底”的目的,我找到一种电路,既可以使电路变得稳定,又不会降低OP电路的闭环增益,如图3所示:

OP电路中小电容的大智慧

  其传递函数为

OP电路中小电容的大智慧

  其实利用虚短虚断的做法,可以猜出上面的传递函数,但是对于RC电路还是有一点疑问,到底这个RC电路做什么呢?其实,该RC电路在

OP电路中小电容的大智慧

  处引入一极点,使得转折频率减少了3dB,使环路增益在较低的频率穿越0dB,但是,对于闭环增益来说,却没有任何影响(见式2)。

  输入RC电路引入的极点经零点补偿后,相移得到补偿,从而使OP运放的稳定性得到加强。

  4滤波器

  滤波器是模拟电路中常用的一种信号处理电路,典型低通滤波器如图4,

OP电路中小电容的大智慧

  这与第2节中的电路一致,但为了说明滤波器功能,还是单独拿了出来。其输入输出关系如式3

OP电路中小电容的大智慧

  滤波器的设计和第二节的设计有一个明显的区别就是电容C1选值要依据戒指频率,而第二节中的电容选值需要考虑的是OP电路的零极分析。

  5电源滤波

  通常在使用OP运放进行设计时,在VCC管脚进行滤波,常用的为10U和0.1U进行高低频率的滤波,这种做法是比较好的。若获得的电源中仍然会出现震荡,那么采用更加小的电容0.01U的进行滤波,会取得比较好的效果。

OP电路中小电容的大智慧

  对于OP电路中的电容应用,相信本文提及的只是冰山一角,我想借此机会抛砖引玉,希望大家能各抒己见,将OP电路中的电容应用更加清晰。


高工
2013-09-11 15:53:29    评分
3楼
太经典了,感谢楼主分享。

工程师
2013-09-12 13:28:49    评分
4楼

文章很不错 mark

 


助工
2013-09-14 08:38:00    评分
5楼
呵呵   学习 学习  谢谢分享

专家
2013-09-15 15:03:47    评分
6楼
很好的东西啊,多谢

高工
2013-09-27 07:50:35    评分
7楼
关于OP电路说的很经典,,

专家
2013-09-27 14:06:43    评分
8楼
谢谢楼主的分享,复习并收藏了此帖,

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