运算放大器使用注意事项

运算放大器使用注意事项 运算放大器是作为最通用的模拟器件，广泛用于信号变换调理、ADC采样前端、电源电路等场合中。虽然运放外围电路简单，不过在使用过程中还是有很多需要注意的地方。 1. 注意输入电压是否超限 在使用运算放大器时，需要注意输入电压是否超出了允许的范围。如果输入电压超出范围，那么运放就会工作不正常，出现一些意料不到的情况。例如，ADI的OP07数据表中，输入电压的范围是±13.5V，如果输入电压超出这个范围，那么运放就会工作不正常。 此外，还需要注意共模输入电压范围。在单电源+5V的条件下，共模输入范围是0-3.5V。其实由于运放正常工作时，同相端和反相端输入电压基本是一致的，所以“输入电压范围”与“共模输入电压范围”都是一样的意思。 2. 不要在运放输出直接并接电容 在直流信号放大电路中，有时候为了降低噪声，直接在运放输出并接去耦电容。虽然放大的是直流信号，但是这样做是很不安全的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间，运放输出电流会比较大，而且电容会改变环路的相位特性，导致电路自激振荡。 正确的去耦电容应该要组成RC电路，就是在运放的输出端先串入一个电阻，然后再并接去耦电容。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流，也不会影响环路的相位特性，可以避免振荡。 3. 不要在放大电路反馈回路并接电容 在放大电路中，反馈回路不能加入任何影响信号相位的电路。例如，在反馈回路并接电容，反馈信号的相位会发生改变，很容易就会发生振荡。为了降低纹波，可以把C3与R1并联，适当增大纹波的负反馈作用，抑制输出纹波。 4. 注意运放的输出摆幅 任何运放都不可能是理想运放，输出电压都不可能达到电源电压，一般基于MOS的运放都是轨对轨运放，在空载情况下输出可以达到电源电压，但是输出都会带一定的负载，负载越大，输出降落越多。基于三极管的运放输出幅度的相对值更小，有的运放输出幅度比电源电压要小2~6V。 例如，TI的TLC2272在+5V供电的输出特性，它属于轨对轨运放。如果用该器件作为ADC采样的前级放大，那么当输入接近0V的时候，输入和输出变得非线性的了。解决的方法是引入负电源，比如在4脚加入-1V的负电源，这样在整个输入范围内，输出与输入都是线性的了。 5. 注意反馈回路的Layout 反馈回路的元器件必须要靠近运放，而且PCB走线要尽量短，同时要尽量避开数字信号、晶振等干扰源。反馈回路的布局布线不合理，则会容易引入噪声，严重会导致自激振荡。 6. 要重视电源滤波 运算放大器的电源滤波不容忽视，电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放，电源纹波对运放输出干扰很大，弄不好就会变成自激振荡。所以最好的运放滤波是在运放的电源脚旁边加一个0.1uF的去耦电容和一个几十uF的钽电容，或者再串接一个小电感或者磁珠，效果会更好。 使用运算放大器时需要注意多个方面的问题，包括输入电压范围、去耦电容、反馈回路、输出摆幅、Layout和电源滤波等。只有充分考虑这些问题，才能确保运算放大器的正常工作和可靠性。