1．运放芯片选型
了解运放的类型，理解运放主要性能指标的物理意义，是正确选择运放的前提。从性能价格比方面考虑，应尽量采用通用型运放，只有在通用型运放不满足应用要求时才采用特殊型运放。可以根据以下几方面的要求选择运放类型及型号。
（1）输入信号性质
根据输入信号的幅值、频率和等效输出电阻大小，根据信号源是电压源还是电流源、内阻大小、输入信号的幅值及频率的变化范围等，选择差模输入电阻、-3dB带宽（或单位增益带宽）、转换速率SR等指标符合电路要求的运放。
（2）输出信号要求
如果输出信号的精度要求较高，应选择低噪声、低失调、高开环差模增益和低温漂的运放（如仪表放大器等）。根据负载电阻的大小，确定所需运放的输出电压和输出电流的幅值，对于非轨对轨运放，其最大输出电压一般为电源电压减去1.4V。对于容性负载或感性负载，还要考虑它们对频率参数的影响。
（3）单双电源运放的选择
首先应根据输入信号的极性，选择单电源或双电源供电的运放。只有输入信号为单极性的正信号时才能使用单电源供电的运放。大多数运放均要求双电源供电才能正常工作，只有少数如LM324、LM358之类的运放允许单电源供电。
2．反馈回路电阻阻值的选择
从减小热噪声的角度，反馈回路电阻的阻值要尽量小一些。但阻值过小会使反相放大电路的输入电阻降低，增大功耗，通常以千欧数量级采用较多。当所用的反馈电阻阻值非常大的时候，这将带来几种隐患：一是系统噪声增大，二是失调电压变高，还有就是稳定性问题。较大的反馈电阻，加上放大器的输入和杂散电容，将会在放大器的反馈响应中引入一个极点，从而带来附加相移，进而减小放大器的相位裕度，并导致不稳定。
由于电流反馈型的结构与电压反馈型大不相同。当反馈电阻过大，将缩窄频响范围，同时还增加了噪声；反馈电阻过低则会出现振荡。对于此类运放，数据手册中一般会推荐给出不同增益条件下的反馈电阻值。
3．交流放大
当一个包含DC分量的AC信号进行交流放大的时候，如果直接按图1.6.1（a）所示的电路设计，将会造成问题。电路试图以-10的增益对AC和DC分量同时进行放大，结果是得到1VAC和-50VDC。由于电路的电源把DC输出限制在了±12VDC，所以输出将饱和在-12VDC（也就是受运放负电源供电电压的限制）。当AC信号包含DC分量时，应该加入隔直电容，如图1.6.1（b）所示。通过耦合电容隔离开了两边的电位关系。这时，DC分量被阻断了，因此输出正确的放大电压——1VAC。
图1.6.1 反相交流放大电路
电容耦合是隔离直流分量的，加入耦合电容后需保证电路的静态工作点，否则电路将不工作，如1.6.2（a）所示。同相放大电路加入隔直电容后，其静态工作点遭到破坏，其正确的电路接法如1.6.1（b）所示。换一种方式思考，如果没有添加R2，那么电容将无通路放电，从而使同相端变成直流输入，依然不能放大交流信号。
图1.6.2 反相交流放大电路
交流放大设计中还应该注意一个问题，如果通过的交流信号中包含低频和高频成分，那图1.6.1和1.6.2电路中的电容应该用一个无极性的小电容和一个极性的大电容并联替代，小电容通过高频信号，大电容通过低频信号。
4．宽带放大
当信号频率较高或被放大的是脉冲信号时，需要采用高增益带宽、高摇摆率的运放。为获得只够的带宽，闭环增益不能设计的太高，一般小于10。但请记住，并不是运放的带宽越高越好，带宽足够适合应用要比带宽过高更好。评估任何参数的最佳方法是翻阅数据手册，查看特性曲线，只有这样才能真正了解放大的特性。例如，带宽曲线中是否有过高的峰化？即使放大器-3dB带宽看起来较大，但放大器的增益平坦度可能会因为峰化而降低。因此，带宽能满足需求即可。宽带放大最突出的问题就是振荡问题，设计电路时要更加注意电路的稳定性和PCB的布局布线。
电流反馈型运放没有基础增益带宽积的限制，并具有很好的大信号带宽，有很高的压摆率和可调带宽，由于固有的线性度，高频大信号时也可以获得低的失真，非常适合用于宽带放大电路中。但注意它的反馈电阻设定了闭环动态范围，并且会同时影响带宽和稳定度，因此应用时要注意查看数据手册选择合适的反馈电阻值。
5．小信号放大
降低噪声，提高信噪比是小信号放大电路的设计要点，应用设计时要特别注意以下几点：
（1）一般集成运放都存在失调、温漂等在内的零点漂移现象，而小信号的放大倍数一般都很大，提高放大倍数的同时加大了零点漂移。因此前级输入放大级应该采用低噪声的运放（比如斩波稳零型运放TLC2652）或者很高共模抑制比的仪表放大器（比如自动稳零技术的精密仪表放大器AD8230），也可以采用噪声极微的分立元件FET对管构成前置差分放大电路。
（2）注意使用过程中的降噪处理，比如反馈电阻上加反馈电容（很有必要），可降低电路的高频噪声增益。第二种方法是用复合放大器进行降噪处理。
（3）闭环负反馈电路采用阻值较低的绕线电阻。
（4）中间级利用选频、滤波等措施降低白噪声，也要特别注意滤除50Hz工频干扰。
（5）导线或PCB走线的电阻不是0，根据欧姆定律，当电流流过电阻时，电阻两端会产生压降。所以，电路布板的时候要特别注意走线。
6．运放芯片的电源去耦
采用如图1.6.3所示的去耦电路，可以很好地降低运放供电电源线路上的噪声，特别在系统总增益很高的前级电路，电源去耦更是不可或缺。电容需要两种：一种是较大的极性电容，如电解电容，它们可以稍微离器件远些，如果电路板尺寸有要求，可以使用10μF的钽电容；另一种是小型的陶瓷旁路电容，它要紧紧挨着相关器件，一般要小于 3mm旁路电容为极高速瞬变提供能量，并且完成器件旁的电源去耦任务。为了克服电源带来的噪声或毛刺信号，一个常用的方法是附加一个小电阻或磁珠和电容组成低通滤波器电路。但电阻值要小，一般要小于100Ω，否则电阻的消耗将引起运放供电电压下降，导致运放不能正常工作。
图1.6.3 运放芯片的电源去耦
[复制链接]
投票
