OP電路中小電容的大智慧
發布時間：2014-8-11 14:23
發布者：看門狗
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作者：Machinnneee 做低頻模擬信號處理的工程師最常用的一種模擬器件就是OP放大器，工程師可以用它實現信號放大，功率放大，濾波器的設計。 大家在利用OP做設計時，有時會出現莫名其妙的震蕩，從而使設計變得很糟糕，這說明你設計的OP運放電路在不知不覺中滿足了震蕩條件AF=1，如果對該OP電路進行一些補償，則消除該震蕩，常用的OP電路補償是一個以RC網絡為基礎�，F在我對OP電路電容的使用做一總結，以饗壇友。 1、負載容性 做模擬信號處理時經常會用到去高頻干擾電容，具體電路如圖1所示 
其實，該電路還有另一種名稱，主極點補償電路。這時，對OP放大器來說，電容C1作為負載，若負載阻抗和C1構成的極點位置和零頻靠的很近，該極點在電路中就處于主要地位。
在調試電路中，如果電容C1達到一定數值，它的極點會與運放的極點相互作用，引起系統的不穩定。當該電容選擇特別大時，它會完全損毀運放的帶寬，但另一方面，減低了系統噪聲和低頻增益。 2、反饋回路增加電容 在一些放大電路的PCB板子中，由于運放的封裝和一些分布電容的影響，會使OP電路的設計使用超前補償的方法使運放放大器處于穩定的工作狀態。超前補償電路如圖2所示，
其輸入輸出關系為
從上式中可以看出，在傳遞函數中增加了一個極點，通過設置C1的數值，使得OP放大電路的零極點處在合適的位置，使得OP電路變得更加穩定可靠。其實在低頻電路中該電容還具有穩定運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，這樣放置電容達到了一定的效果，但是改變了電路的環路增益，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定，又不會降低OP電路的閉環增益，如圖3所示：
其傳遞函數為
其實利用虛短虛斷的做法，可以猜出上面的傳遞函數，但是對于RC電路還是有一點疑問，到底這個RC電路做什么呢?其實，該RC電路在
處引入一極點，使得轉折頻率減少了3dB，使環路增益在較低的頻率穿越0dB，但是，對于閉環增益來說，卻沒有任何影響(見式2)。 輸入RC電路引入的極點經零點補償后，相移得到補償，從而使OP運放的穩定性得到加強。 4濾波器 濾波器是模擬電路中常用的一種信號處理電路，典型低通濾波器如圖4，
這與第2節中的電路一致，但為了說明濾波器功能，還是單獨拿了出來。其輸入輸出關系如式3
濾波器的設計和第二節的設計有一個明顯的區別就是電容C1選值要依據戒指頻率，而第二節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運放進行設計時，在VCC管腳進行濾波，常用的為10U和0.1U進行高低頻率的濾波，這種做法是比較好的。若獲得的電源中仍然會出現震蕩，那么采用更加小的電容0.01U的進行濾波，會取得比較好的效果。
對于OP電路中的電容應用，相信本文提及的只是冰山一角，我想借此機會拋磚引玉，希望大家能各抒己見，將OP電路中的電容應用更加清晰。 |
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