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作者：Machinnneee 做低頻模擬信號(hào)處理的工程師最常用的一種模擬器件就是OP放大器，工程師可以用它實(shí)現(xiàn)信號(hào)放大，功率放大，濾波器的設(shè)計(jì)。 大家在利用OP做設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)莫名其妙的震蕩，從而使設(shè)計(jì)變得很糟糕，這說明你設(shè)計(jì)的OP運(yùn)放電路在不知不覺中滿足了震蕩條件AF=1，如果對(duì)該OP電路進(jìn)行一些補(bǔ)償，則消除該震蕩，常用的OP電路補(bǔ)償是一個(gè)以RC網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)。現(xiàn)在我對(duì)OP電路電容的使用做一總結(jié)，以饗壇友。 1、負(fù)載容性 做模擬信號(hào)處理時(shí)經(jīng)常會(huì)用到去高頻干擾電容，具體電路如圖1所示 
其實(shí)，該電路還有另一種名稱，主極點(diǎn)補(bǔ)償電路。這時(shí)，對(duì)OP放大器來說，電容C1作為負(fù)載，若負(fù)載阻抗和C1構(gòu)成的極點(diǎn)位置和零頻靠的很近，該極點(diǎn)在電路中就處于主要地位。
在調(diào)試電路中，如果電容C1達(dá)到一定數(shù)值，它的極點(diǎn)會(huì)與運(yùn)放的極點(diǎn)相互作用，引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。當(dāng)該電容選擇特別大時(shí)，它會(huì)完全損毀運(yùn)放的帶寬，但另一方面，減低了系統(tǒng)噪聲和低頻增益。 2、反饋回路增加電容 在一些放大電路的PCB板子中，由于運(yùn)放的封裝和一些分布電容的影響，會(huì)使OP電路的設(shè)計(jì)使用超前補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ惯\(yùn)放放大器處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。超前補(bǔ)償電路如圖2所示，
其輸入輸出關(guān)系為
從上式中可以看出，在傳遞函數(shù)中增加了一個(gè)極點(diǎn)，通過設(shè)置C1的數(shù)值，使得OP放大電路的零極點(diǎn)處在合適的位置，使得OP電路變得更加穩(wěn)定可靠。其實(shí)在低頻電路中該電容還具有穩(wěn)定運(yùn)放和減小噪聲的作用。 3輸入端接電容 前面說的兩種電容的安放在輸出端和反饋回路中，這樣放置電容達(dá)到了一定的效果，但是改變了電路的環(huán)路增益，本著“一查到底”的目的，我找到一種電路，既可以使電路變得穩(wěn)定，又不會(huì)降低OP電路的閉環(huán)增益，如圖3所示：
其傳遞函數(shù)為
其實(shí)利用虛短虛斷的做法，可以猜出上面的傳遞函數(shù)，但是對(duì)于RC電路還是有一點(diǎn)疑問，到底這個(gè)RC電路做什么呢?其實(shí)，該RC電路在
處引入一極點(diǎn)，使得轉(zhuǎn)折頻率減少了3dB，使環(huán)路增益在較低的頻率穿越0dB，但是，對(duì)于閉環(huán)增益來說，卻沒有任何影響(見式2)。 輸入RC電路引入的極點(diǎn)經(jīng)零點(diǎn)補(bǔ)償后，相移得到補(bǔ)償，從而使OP運(yùn)放的穩(wěn)定性得到加強(qiáng)。 4濾波器 濾波器是模擬電路中常用的一種信號(hào)處理電路，典型低通濾波器如圖4，
這與第2節(jié)中的電路一致，但為了說明濾波器功能，還是單獨(dú)拿了出來。其輸入輸出關(guān)系如式3
濾波器的設(shè)計(jì)和第二節(jié)的設(shè)計(jì)有一個(gè)明顯的區(qū)別就是電容C1選值要依據(jù)戒指頻率，而第二節(jié)中的電容選值需要考慮的是OP電路的零極分析。 5電源濾波 通常在使用OP運(yùn)放進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，在VCC管腳進(jìn)行濾波，常用的為10U和0.1U進(jìn)行高低頻率的濾波，這種做法是比較好的。若獲得的電源中仍然會(huì)出現(xiàn)震蕩，那么采用更加小的電容0.01U的進(jìn)行濾波，會(huì)取得比較好的效果。
對(duì)于OP電路中的電容應(yīng)用，相信本文提及的只是冰山一角，我想借此機(jī)會(huì)拋磚引玉，希望大家能各抒己見，將OP電路中的電容應(yīng)用更加清晰。 |
