深度分析同相放大器的使用

　　運算放大器OP是信號處理和信號變換中常用的元件，常用的有同相輸入和反相輸入兩種類(lèi)型，典型電路如下

　　對于同相放大器和反相放大器，二者有明顯的如下區別：

　　對于同相放大器，由于反饋回路至負相端，其放大倍數與輸入信號沒(méi)有關(guān)系，即使輸入信號的內阻R發(fā)生大幅度的變化，也不會(huì )將該變化引入到運放的放大倍數中。而反相放大器就受到信號內阻的影響。但是同相放大器也有一定的不便：如果在同相運放的反相端進(jìn)行零點(diǎn)調節或者添加加法電路，會(huì )引起信號源阻抗變化導致增益的改變，這需要特別注意。一般在使用同相放大器時(shí)，反相端除了連接反饋電路外，不引入其他的電路。

　　同相放大器的一個(gè)常用應用是電壓跟隨器，常用的電壓跟隨器，如下所示

　　該電路中R7為保護電阻，用于防止有大電流流入運算放大器的鉗位二極管而燒毀元件。通常在使用同相放大器時(shí)需要進(jìn)行相位補償電容，并且為了使系統穩定，需要采用大的相位補償電容。所以帶有相位補償電容的電壓跟隨器常應用在輸入信號上升速度慢，轉換速率小的條件下使用。這時(shí)如果處理信號上升速度快和幅值較大的情況，一般采用晶體管設計的射極跟隨器或者FET源極跟隨器或者采用專(zhuān)用的電壓跟隨器運算放大器。

　　在使用電壓跟隨器時(shí)，如果發(fā)生自激震蕩，首先想到的是進(jìn)行相位補償。通過(guò)移動(dòng)極點(diǎn)位置來(lái)消除震蕩。第一種方法，在運算放大器同相端和反相端串聯(lián)RC電路進(jìn)行相位補償，如下：

      另一種方法在負載和電壓跟隨器之間串聯(lián)一電阻(負載表現為容性)，這時(shí)需要通過(guò)計算確認如果負載為非容性不會(huì )發(fā)生震蕩，如果發(fā)現是運算放大器自身條件引起的震蕩，那么這種方法效果就不是很明顯。

　　在使用同相放大器的時(shí)候，同相輸入端的電壓范圍需要特別注意，因為在同相運放中，輸入的電壓通過(guò)同相輸入端直接輸入到元件內部，如果此時(shí)沒(méi)有注意同相輸入端的電壓輸入范圍，可能會(huì )由于超過(guò)范圍燒毀運算放大器。這時(shí)我們常用的限幅電路就派上了用場(chǎng)。

　　當電壓信號通過(guò)電阻R15輸入時(shí)，可能會(huì )出現由于放大器自身的輸入電容和其他雜散電容的影響使輸入到運算放大器同相端的信號上升變慢的現象，如果發(fā)生這種情況，采用自舉電路也就是增加小電容C4進(jìn)行補償，C4取值一般為

　　C4=(R14/R16)*C3

　　此處C3為輸入端的總電容。如果C4取值大于C3，那么電路會(huì )發(fā)生震蕩，因此C4多采用溫度特性好的陶瓷微調電容，方便一邊觀(guān)察波形，一邊進(jìn)行調整控制。

　　雖然同相運放在使用過(guò)程中有各種限制和不便之處，但是，其自身特有的特性在一些典型的應用環(huán)境中還是有用武之地，這點(diǎn)需要電子工程師特別注意。