原创 实用电路设计与调试（一）

集成运放放大电路设计<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

         根据放大电路输入组态的不同，分为反相输入放大器、同相输入放大器和差动输入放大器。我们在分析运放电路，研究输入输出关系时视为理想运放，使运放的选用和外接元器件设计计算变得简单，但在设计和应用时应注意以下五个问题：

1．集成运放外接电阻选取

（1）平衡电阻的选取

      为保证运放的“零输入—零输出”，使之两输入端对地等效电阻相等。R_RP=R_f//R_I。以减小放大器输出失调电流及漂移的影响。

（2）外接电阻的选取

一般集成运放最大输出电流IOM为3~10mA，在组成放大电路时，应使运放处于负反馈组态。反馈电阻跨接在输入端和输出端之间。输出电压一般为伏级，在空载的情况下，应使运放输出电流不超过IOM。If=Uo/Rf ≦ IOM。

因此Rf至少要取千欧数量级。若太小会增加信号源负载。

外接电阻也不能取得过大，如M欧级也不合适。原因有二：①电阻值有误差，阻值越大，误差值越大，且随温度和时间的变化而产生时效误差，影响运算精度；②运放的微小失调电流会在外接高阻上引起较大的误差信号。

2．正确选用集成运放的型号

按参能参数的不同，可分为通用型和专用型。

专用型有：

①    高输入阻抗型

②    低漂移型

③    高速型

④    低功耗型

⑤    高压型

⑥    大功率型

⑦    电压比较器

应注意：通用型能满足要求时尽量选用通用型。

仪表放大器因其内部电阻经激光修正，内部电路对称性好、具有极好的动态响应和精度，选用它们可简化外接电路、提高系统可靠性、提高精度。

3．性能参数的正确使用

在选型时，应注意性能参数的测试条件。尤其是对环境温度条件敏感的参数如输入失调电压UIO，输入失调电流IIO，温漂dUIO/Dt，dIIO/dT。

根据运放的特性不同，手册中的侧重点也有所不同，高速运放的许多参数都与频率有关。不少参数都与直流供电电压有关，且有较大变化。如单位增益带宽、开环增益、输入失调电压、输入失调电流等。例如高速JFET运放AD825A，在电源15V时，单位增益带宽典型值为26MHz，开环增益典型值为72dB，输入失调电流为30PA；而在5V供电时，单位增益带宽为21MHz，开环增益为66dB，输入失调电流典型值为25pA。因此在选用运放时，应根据运放实际电源对参数留有一定裕量。

最重要的三个参数：

（1）    增益带宽积 G*BW和单位增益带宽fT（BWG）

G*BW = Aod * fH  式中Aod为开环差模电压放大倍数；fH为上限截止频率。

fT（BWG）定义为Aod下降到0dB即Aod = 1时的信号频率。

一个运放的G*BW是个常数，当加入负反馈后，通频带可以展宽，但放大倍数降低。因此选运放时应使其工作频率在通频带范围内，否则频率升高，放大倍数下降，达不到设计要求。

（2）    转换速率SR

又称摆率，是表征运放输出电压幅度与频率关系的参数，其定义为：

                                   SR = dUo/dt|max

它表示运动所允许的输出电压对时间变化率的最大值。为一定值。

按正弦波信号计算，要求U_OM一定是，最高频率为SR/2∏ U_OM，若工作频率一定时，最大输出电压幅值为SR/2∏fmax。

如uA741在幅值或频率过高时，正弦波放大失真，出现三角波的情况。

（3）    最大共模输入电压UICM影响

共模输入电压超过此值，运放内部差动输入级不能正常工作，甚至损坏。除选用合适的UICM的运放外，可采用二极管保护电路。

4．要为输入通路提供直流通路

运放的输入端部接连其他电路，因此运放本身无输入偏置电流通路，直流通路应由外电路提供，即接一偏置电阻。

5．对供电电源去耦

为消除信号电流通过电源内阻给电路带来的影响，应对运放供电电源端加接去耦电容，这对电流放大器尤为重要。运放性能的不同，所接去耦电容容量也有所不同。对于低速，应在电源端接104瓷片电容接地。对于高速，除并接104外，还应接一容量为几十微法的电容。

在设计反相输入放大电路、同相输入放大电路、差动输入放大电路、求和放大器、运放交流放大电路、测量放大器、集成仪器放大器应用电路、电压比较器、有源滤波电路等设计与调试中，应考虑以上五点。