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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(shí)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(shí)，有時(shí)會(huì )出現莫名其妙的震蕩，從而使設計變得很糟糕，這說(shuō)明你設計的OP運放電路在不知不覺(jué)中滿(mǎn)足了震蕩條件AF=1，如果對該OP電路進(jìn)行一些補償，則消除該震蕩，常用的OP電路補償是一個(gè)以RC網(wǎng)絡(luò )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(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(chēng)，主極點(diǎn)補償電路。這時(shí)，對OP放大器來(lái)說(shuō)，電容C1作為負載，若負載阻抗和C1構成的極點(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。
在調試電路中，如果電容C1達到一定數值，它的極點(diǎn)會(huì )與運放的極點(diǎn)相互作用，引起系統的不穩定。當該電容選擇特別大時(shí)，它會(huì )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(huì )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(tài)。超前補償電路如圖2所示，
其輸入輸出關(guān)系為
從上式中可以看出，在傳遞函數中增加了一個(gè)極點(diǎn)，通過(guò)設置C1的數值，使得OP放大電路的零極點(diǎn)處在合適的位置，使得OP電路變得更加穩定可靠。其實(shí)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(shuō)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(huán)路增益，本著(zhù)“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(huì )降低OP電路的閉環(huán)增益，如圖3所示：
其傳遞函數為
其實(shí)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(diǎn)疑問(wèn)，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，對于閉環(huán)增益來(lái)說(shuō)，卻沒(méi)有任何影響(見(jiàn)式2)。 輸入RC電路引入的極點(diǎn)經(jīng)零點(diǎn)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(shuō)明濾波器功能，還是單獨拿了出來(lái)。其輸入輸出關(guān)系如式3
濾波器的設計和第二節的設計有一個(gè)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(jìn)行設計時(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(huì )拋磚引玉，希望大家能各抒己見(jiàn)，將OP電路中的電容應用更加清晰。 |
