集成运放在使用中的相位补偿
运放基本应用电路
运放基本应用电路运放基本应用电路运算放大器是具有两个输入端，一个输出端的高增益、高输入阻抗的电压放大器。
若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络就可以组成具有各种功能的电路。
当反馈网络为线性电路时可实现乘、除等模拟运算等功能。
运算放大器可进行直流放大，也可进行交流放大。
R f使用运算放大器时，调零和相位补偿是必须注意的两个问题，此外应注意同相端和反相端到地的直流电阻等，以减少输入端直流偏流 U I 引起的误差。
U O 1．反相比例放大器 电路如图1所示。
当开环增益为 ∞（大于104以上）时，反相放大器的闭环增益为： 1R R U U A f I O uf -== （1） 图1 反相比例放大器 由上式可知，选用不同的电阻比值R f / R 1，A uf 可以大于1，也可以小于1。
若R 1 = R f ， 则放大器的输出电压等于输入电压的负值，因此也称为反相器。
放大器的输入电阻为：R i ≈R 1直流平衡电阻为：R P = R f // R 1 。
其中，反馈电阻R f 不能取得太大，否则会 产生较大的噪声及漂移，其值一般取几十千欧 到几百千欧之间。
R 1的值应远大于信号源的 O 内阻。
2．同相比例放大器、同相跟随器 同相放大器具有输入电阻很高，输出电阻很低的特点，广泛用于前置放大器。
电路原理图如图2所示。
当开环增益为 ∞（大于104以上 图2 同相比例放大器 ）时，同相放大器的闭环增益为：1111R R R R R U U A f f I O uf +=+== （2） 由上式可知，R 1为有限值，A uf 恒大于1。
同相放大器的输入电阻为：R i = r ic其中： r ic 是运放同相端对地的共模输入电阻，一般为108Ω；放大器同相端的直流平衡电阻为：R P = R f // R 1。
若R 1 ∞（开路），或R f = 0，则A u f 为1，于是同相放大器变为同相跟随器。
此时由于放大器几乎不从信号源吸取电流，因此 U可视作电压源，是比较理想的阻抗变换器。
集成运算放大器应用中的相位补偿及带宽匹配
25科技资讯 S CI EN CE & T EC HNO LO GY I NF OR MA TI ON 信 息 技 术放大器在模拟电路设计中占有非常重要的地位。
在实际电路设计中,电路的频率特性、稳定性往往不能满足设计者的需求,因此为了提高系统的稳定性,需要采用相位补偿技术。
本文是从应用设计的角度出发,针对I-V转换电路、放大电路进行相位补偿、带宽匹配问题进行讨论。
1 相位裕度相位裕度是分析运算放大器稳定性的一个重要参数,相位裕度是指运算放大器开环增益为0dB时的相位与180°的差值。
对于一个固定的运算放大器设计,相位裕度只有一个。
由芯片手册,可知在开环增益为0dB时,AD548的频率约为1MHz,此时的相位值约为40°,故相位裕度为140°。
2 相位补偿本文对某光强采集系统相位补偿及带宽匹配进行讨论,如图1所示。
2.1电路振荡的原因光敏二极管(PD管)是具有代表性的光电传感器,常用于光强测量系统。
当增大反馈电阻R1时,会引起振荡。
集成放大器都有输入寄生电容,使得电路的稳定性变差。
由于输入寄生电容C in 和反馈电阻R1构成了新的频率特性转折点,导致相位滞后而引起振荡。
转折点的频率f p =1C π21inR 。
由于A D 548的组合频率f T =1M H z ,则f p<<f T ,因此非常容易振荡。
通常相位裕度在45°以上时非常稳定。
2.2相位补偿来提高稳定性在I-V转换的基本电路中,由于输入寄生电容使相位滞后,电路变得容易振荡。
为了提高系统稳定性,用超前相位补偿来补偿滞后的相位。
相位补偿常采用的是在反馈电阻上并联上相位补偿电容C1(如图1所示)。
经过了相位补偿后,相位裕度m =69.9°>45°,此时系统比较稳定。
此时零点频率f z =1121R C 。
当C1=100pF时,f z =16kHz。
另外实际的传感器也含有电容成分。
集成运放的主要参数以及测试方法
集成运放的性能主要参数及国标测试方法集成运放的性能可用一些参数来表示。
集成运放的主要参数：1．开环特性参数（1）开环电压放大倍数Ao。
在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时，所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值，称为开环电压放大倍数。
Ao越高越稳定，所构成运算放大电路的运算精度也越高。
（2）差分输入电阻Ri。
差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。
它是指：开环运算放大器在室温下，加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。
一般为10k~3M，高的可达1000M以上。
在大多数情况下，总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。
（3）输出电阻Ro。
在没有外加反馈的情况下，集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。
它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻，其大小反映了放大器带负载的能力，Ro通常越小越好，典型值一般在几十到几百欧。
（4）共模输入电阻Ric。
开环状态下，两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻，称为共模输入电阻。
（5）开环频率特性。
开环频率特性是指：在开环状态下，输出电压下降3dB所对应的通频带宽，也称为开环-3dB带宽。
2.输入失调特性由于运算放大器输入回路的不对称性，将产生一定的输入误差信号，从而限制里运算放大器的信号灵敏度。
通常用以下参数表示。
（1）输入失调电压Vos。
在室温及标称电源电压下，当输入电压为零时，集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值，即：Vos=Vo0/Ao失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。
当集成运放的输入端外接电阻比较小时。
失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。
Vos一般在mV级，显然它越小越好。
（2）输入失调电流Ios。
在常温下，当输入信号为零时，放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。
即：Ios=Ib- — Ib+式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。
运放的反馈和补偿_intersil
放大器的反馈和补偿前言：这是我翻译的第二篇文章，前面翻译过电流型运放的应用笔记，只是翻译了一遍，没做修改。
后来发现翻译的不是很好，而且还有很多的错别字。
原本觉得别人翻译的很不好，现在发现自己翻译的也不怎么样。
翻译确实不是一件容易的事情，不是说每个单词，每句话读懂就能翻译的好的。
其实翻译是整段的意译（甚至是整篇文章的），而不是逐句的翻译。
因为不同的语言表述的方法是不同的，做好翻译不仅要懂英语，而且要很深的专业知识。
说的明白一点就是，把别人的文章读懂，然后重新写一篇文章，这才是翻译的正道。
前几天读文章，很明显的能感觉到那是中国人写的英语文章。
原本想把这篇文章好好的把整片文章的思想好好翻译一下，翻译出一篇好的文章。
从现在看来是不太可能了，因为时间还有我很懒，现在离我翻译完这篇文章都好久了，一直没有时间再去管他。
我觉得以后不会在整理了，所以决定就这样发到网上吧。
这篇文章也只是翻译了一遍，只是前面大概8页，稍加整理过，后面的翻译完基本就没有再看了。
后面补偿那一部分建议再去看一下国半的AN1604——Decompensated Operational Amplifiers，毕竟不是同一家公司，里面的符号可能不同，注意一点就行。
本想也翻译一下国半的这篇文章，现在看来希望渺茫。
这些两篇文章都很好，只是有细节地方可能有错误，建议读一下原文。
By：惜荷介绍反馈的电路中有很多优良的性能[1]，但是反馈电路设计复杂，而且搞不好还会振荡。
本文用作图的方法简化了计算，这样就可以更容易的设计处稳定且性能优良的电路，而不必担心反馈电路的振荡和振铃现象了。
一般反馈方程如Figure 1所示，几乎所有反馈电路都可以化简为Figure1的框图形式[2]。
假设上一级的输出阻抗远小于输入阻抗，得方程EQ.1、EQ.2、EQ.3。
一般情况下这种假设可以满足我们平时的计算。
解方程EQ.1、EQ.2、EQ.3得EQ.4、EQ.5，这两个方程就是反馈系统的方程。
电子技术基础与技能-()
1 ui=0时，IB=0，由于两管特性对称， A点的静态电位UA= VCC，则CL上充 2 1 1 有左正右负的静态电压 U CL VCC ，由于CL容量很大，相当于一个电压为 VCC 2 2 的直流电源。此外，在输出端耦合电容CL的隔直作用下，流过RL的静态电流为
二、功率放大电路的分类 (1)功放管的静态工作点介于甲类和乙类之间的称为甲乙类功放电路 (2) 功放管静态工作点选择在放大区内的称为甲类功放电路 功放管静态工作点设置在截止区边缘的称为乙类功放电路 (3) 在工作过程中功放管仅在输入信号的正半周导通，负半周时功放管截 在工作过程中功放管处于导通状态，输出波形无失真。由于设置的静 它的波形失真情况和效率介于上述两类之间。是实用功放电路经常采 态电流大，放大器的效率较低，最高只能达到 止，只有半波输出。由于几乎无 50%。如图所示。 用的方式。 如图所示。 静态电流，电路的功率损耗减到 最少，使效率大大提高。在实际 使用中，乙类功放电路采用两个
流过 RL 的静态电流为零。 2. 动态分析 设输入信号 u i 为正弦信号。在 u i 正半周内，VT1导通，VT2截止，VT1的 集电极电流 I c1 电极电流 Ic2 流经方向如图，在 ui 负半周内，VT2导通，VT1截止，VT2的集 整个 流经方向如图。由于VT1和VT2管型相反，特性对称，在 ui
了解集成运放的使用常识，会根据要求正确选用元器件；
会安装和使用集成运放组成的应用电路。
3.1.1放大器中的负反馈
一、反馈放大器的组成 反馈放大器的一般形式如图所示。 反馈系数
F
Xf Xo
Xo X i'
Xo A X i 1 AF
开环放大倍数
A
闭环放大倍数
集成运算放大器基础知识概论
集成运算放大器基础知识目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。
在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算（加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等）、信号的处理（滤波、调制）以及波形的产生和变换。
集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。
3.2.1 集成运算放大器的分类按照集成运算放大器的参数来分，集成运算放大器可分为如下几类。
1．通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。
这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。
例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。
它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。
2．高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般r id＞（109~1012）Ω，I IB为几皮安到几十皮安。
实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。
用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。
常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。
3．低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。
低温漂型运算放大器就是为此而设计的。
目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。
4．高速型运算放大器在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率S R一定要高，单位增益带宽BW G一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。
集成运放的选用
集成运放的选用问题集成运放组成放大电路根据输入组态的不同，分为反相输入放大器、同相输入放大器和差动输入放大器。
由于运放组成放大电路应用在不同的场合，对运放的各个参数的选择有很大的区别。
除通用运放外，有多种特殊运放可供选择。
在设计时应根据设计任务的不同，合理选用芯片，然后设计外接元器件，使之达到设计要求。
我们在分析运放电路，研究输出输入关系时将运放视为理想运放，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)平衡电阻的选取平衡电阻的选取是为了保证运放“零输入—零输出”，使之两输入端对地等效电阻相等。
具体选择方法在设计中加以说明。
如在图1电路中RRP=Rf//R1。
(2)外接电阻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。
反馈电阻跨接在输出端和输入端之间。
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。
以图3．1．1所示反相输入组态的反相比例放大器为例，if 应满足下式图1所以RF至少要取千欧数量级，若置Rf和R1取值太小，会增加信号源负载。
外接电阻亦不能取得过大，如选用MΩ级亦不合适。
其原因有二：①电阻值是有误差的，阻值越大，绝对误差值越大。
如2MΩ的电阻E1：系列电阻误差值为：10％，其阻值(2．2～1．8)MΩ范围均是允许的，即使选E4s系列的电阻(误差为：2％)阻值范围在(2．04～1．96)MΩ之内；且电阻值会随温度和时间的变化而产生时效误差，使阻值不稳定，影响运算精度；②运放的微小失调电流会在外接高阻值电阻上引起较大的误差信号。
所以运放外接电阻值尽可能选用几千欧至几百千欧之间。
2．正确选用集成运放的型号集成运放种类和型号繁多，依据其性能参数的不同分为通用型和专用型两大类。
专用型运放有：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电压比较器等。
实验七集成运算放大器指标测试
实验七集成运算放大器指标测试一、实验目的1、掌握运算放大器主要指标的测试方法。
2、通过对运算放大器μA741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。
二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。
为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标。
集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易测试方法。
本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图7－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。
⑧脚为空脚。
1、μA741主要指标测试图7－1 μA741管脚图图7－2 U0S、I0S测试电路1）输入失调电压U 0S理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。
但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称，输出电压往往不为零。
这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。
输入失调电压U 0S 是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。
失调电压测试电路如图7－2所示。
闭合开关K 1及K 2，使电阻R B 短接，测量此时的输出电压U 01 即为输出失调电压，则输入失调电压O1F11OS U R R R U +=实际测出的U 01可能为正，也可能为负，一般在1～5mV ，对于高质量的运放U 0S 在1mV 以下。
测试中应注意：a 、将运放调零端开路。
b 、要求电阻R 1和R 2，R 3和R F 的参数严格对称。
2）输入失调电流I 0S输入失调电流I 0S 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，B2B1OS I I I -=输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管β的失配度，由于I B1 ，I B2 本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图7－2所示，测试分两步进行a 、 闭合开关K 1及K 2，在低输入电阻下，测出输出电压U 01 ， 如前所述，这是由输入失调电压U 0S 所引起的输出电压。