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可调直流电源电路设计工程师列举运放使用注意

来源:美端电气 ??发布时间:2018-12-09 14:24

可调直流电源电路设计(Design)工程师列举运放使用(use)注意事项有哪些?运放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、可调直流电源电路等场合中。虽然运放外围电路简单,不过在使用过程(process)中还是有很多需要注意的地方。

1、可调直流电源(power supply)电路设计注意输入电压(voltage)是否超限
图1是ADI的OP07数据表中的输入电气特性的一部分,可以看到在可调直流电源(power supply)电压±15V的条件下,输入电压的范围(fàn wéi)是±13.5V,如果输入电压超出范围,那么运放就会工作(job)不正常,出现一些意料不到的情况(Condition)。电池测试仪主要用于检测过电流、电压、容量、内阻、充电、放电温度、电池循环寿命,并给出曲线图。蓄电池测试仪是专用于日常维护中对落后单体蓄电池处理的便携式产品,它具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。蓄电池综合测试仪不需放电准确测量内阻和估算容量,提前发现落后电池,确保电池组供电系统安全运行,并引导蓄电池组在正确的参数下运行,延长蓄电池的使用寿命,对异常状况进行报警。
而有一些运放标注的不是输入电压(voltage)范围(fàn wéi),而是共模输入电压范围,如图1-2是TI的TLC2272数据(data)表的一部分,在单可调直流电源+5V的条件(tiáo jiàn)下,共模输入范围是0-3.5V。其实由于运放正常工作(job)时,同相端和反相端输入电压基本是一致的(虚短虚断),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
在可调直流电源信号放大电路(Electric circuit)中,有时候为了降低(reduce)噪声,直接在运放输出并接去耦电容(如图2-1)。虽然放大的是可调直流电源信号,但是这样做是很不安全(safe)的。当有一个阶跃信号输入或者上电瞬间,运放输出电流(Electron flow)会比较大,而且电容会改变环路的相位特性(characteristic]),导致电路自激振荡,这是大家不愿意看到的。
正确的去耦电容应该要组成RC电路(Electric circuit),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(如图2-2)。这样做可以大大削减运放输出瞬间电流(Electron flow),也不会影响环路的相位特性(characteristic]),可以避免振荡。

3、不要在放大电路反馈回路并接电容
如图3-1所示,同样是一个用于可调直流电源(power supply)信号放大的电路,为了去耦,不小心把电容并接到了反馈回路,反馈信号的相位发生了改变,很容易就会发生振荡。蓄电池智能活化仪具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,智能式 充电,或设置多个循环周期作循环多次请充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。所以,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。由此延伸至稳压可调直流电源电路,如图3-2,并接在反馈脚的C3是错误的。为了降低(reduce)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。
图3-1

图3-2
4、注意(attention)运放的输出摆幅
任何运放都不可能(maybe)是理想运放,输出电压(voltage)都不可能到可调直流电源电压,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到可调直流电源电压,但是输出都会带一定的负载,负载越大,输出降落越多。蓄电池智能活化仪具有三种独立的使用方式:电池放电方式,电池充电方式和电池活化方式。可以针对不同落后电池的实际情况,对落后电池进行容量试验,智能式 充电,或设置多个循环周期作循环多次请充放电,以激化电池极板失效的活性物质使电池活化,提升落后电池的容量。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可调直流电源电压要小2~6V,比如NE5532。图4-1就是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(如图4-2),单可调直流电源+5V供电,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可调直流电源,比如在4脚加入-1V的负可调直流电源,这样在整个输入范围内,输出与输入都是线性的了。
图4-1

图4-2
5、注意反馈回路的Layout
反馈(feedback)回路的元器元件必须要靠近运放,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、要重视可调直流电源滤波
运放的可调直流电源(power supply)滤波不容忽视,可调直流电源的好坏直接影响输出。特别是对于高速运放,可调直流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可调直流电源脚旁边加一个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。

  

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