集成運(yùn)放在使用中應(yīng)注意的問題
在集成運(yùn)算放大電路的應(yīng)用中,會碰到一些實際問題,如果對這些問題不了解和不設(shè)法解決,使用起來將十分困難,甚至根本不能工作。這些問題主要是,偏差調(diào)整、相位校正、保護(hù)措施及性能擴(kuò)展等。
一、偏差調(diào)整
對一個單片集成運(yùn)放,總是要求輸入為零時,輸出也為零。但在實際中往往做不到,主要原因是運(yùn)放中第一級差動放大電路存在著失調(diào)電壓和失調(diào)電流,以及使用過程中電路上某些不合理之處引起的。為了減小偏差電壓,就要求:
(1)失調(diào)電壓、失調(diào)電流盡可能地小;
(2)兩個輸入端的直流電阻一定要相等;
(3)輸入端總串聯(lián)電阻(RS1、RS2)不能過大;
(4)偏流應(yīng)盡可能的減小。
這幾條減小偏差的要點(diǎn)是使用運(yùn)放中十分重要的問題。
實際運(yùn)放都有偏差調(diào)整端子,如F007中的①、⑤端子,圖Z0607中的RW就是凋零電位器。這里要注意偏差調(diào)整電路(調(diào)零電路)僅能人為做到零輸入時零輸出,而溫度變化產(chǎn)生的失調(diào)溫漂并不能通過調(diào)零電路來消除。
二、相位校正
由于集成運(yùn)放是一個高增益的多級放大器,雖然它是在負(fù)反饋條件下工作的,但由于在高頻區(qū)將產(chǎn)生附加相移,這就可能使負(fù)反饋?zhàn)優(yōu)檎答?,此時,如反饋深度較深,即 ≥1,就會產(chǎn)生自激振蕩,從而使運(yùn)放無法穩(wěn)定地工作。
要保證電路穩(wěn)定地工作,就必須設(shè)法破壞自激振蕩條件,即要做到當(dāng) ≥1時,總相移小于180°或當(dāng)總相移等于180°時,使 <1。
在電路中人為地加一些"校正網(wǎng)絡(luò)"來改變電路的相頻特性或幅頻特性,破壞自激條件,這就是相位校正或相位補(bǔ)償技術(shù)。
相位校正的方法很多,常用的有積分校正,微分校正等。
積分校正的主導(dǎo)思想是壓低高頻放大倍數(shù),使發(fā)生自激的那些點(diǎn)附近的放大倍數(shù)壓得很低,從而破壞 =1的條件。具體方法是在運(yùn)放電路的某一級加"壓低電容"CX,或加Rφcφ串聯(lián)校正網(wǎng)絡(luò)。RφCφ或CX一般接在集電極與基極之間(如圖Z0607中的8、9端),這時,小電容可以起到大電容的作用,因而可將補(bǔ)償電容集成在整個運(yùn)放電路之中。
一般運(yùn)放出廠時,廠家都己給出相位校正端子及不同閉環(huán)增益下補(bǔ)償元件的數(shù)據(jù),可由產(chǎn)品手冊上查到。
微分校正的主導(dǎo)思想是提供一個超前的相移,以抵消滯后的相移,從而使 =1時總相移小于180°。當(dāng)微分網(wǎng)絡(luò)加在開環(huán)電路里面時,則提供一個超前相移,抵消開環(huán)特性的附加相移;當(dāng)加到反饋支路時,則在反饋系數(shù) 中提供一個超前相移,以抵消滯后相移。
三、保護(hù)措施
集成運(yùn)放的電源電壓接反或電源電壓突變,輸入電壓過大,輸出短路等,都可能造成運(yùn)放損壞,因此,使用時必須采取適當(dāng)?shù)谋Wo(hù)措施。
為了防止電源反接造成故障,可在電源引線上串入保護(hù)二極管,使得當(dāng)電源極性接反時,二極管處于截止?fàn)顟B(tài)。
為了防止差模或共模輸入電壓過高,而產(chǎn)生自鎖故障(信號或干擾過大導(dǎo)致輸出電壓突然增高,接近于電源電壓,此時不能調(diào)零,但集成運(yùn)放不一定損壞),可在輸入端加一限幅保護(hù)電路,使過大的信號或干擾不能進(jìn)入電路。
為了防止輸出端碰到高壓而擊穿或輸出端短路造成電流過大,可在輸出端增加過壓保護(hù)電路和限流保護(hù)電路。
四、性能擴(kuò)展
實際運(yùn)放的某些參數(shù)有時不能滿足實際電路中的要求,如有時需要有較高的輸入電阻、有時需要有較大的輸出功率,有時需要高速低漂移等,這時就需要在現(xiàn)有集成運(yùn)放的基礎(chǔ)上,增加適當(dāng)?shù)耐鈬娐愤M(jìn)行功能改善。
有關(guān)運(yùn)放實際應(yīng)用中的一些具體方法、措施可參閱有關(guān)資料。