⼀、简要说明
设计⼀个同相⽐例器,做成实际电路板后,就出现了三个杂散电容:CIN+、CIN-、COUT,如下图。
因为CIN-的旁路作⽤使放⼤器的⾼频响应变差,其频带的上限频率约为:fH=1/(2πR2CIN-),若增益电阻R2的阻值较⼤,上限频率严重下降,同时引⼊的滞后相位可能引起振荡。理论上,如果要实现 10 倍同相增益,⽤10kΩ 对 1kΩ,就没有⽤ 1KΩ 对 100Ω 好。⼆、实际应⽤
反馈电阻的具体取值范围与电路的放⼤倍数及运算放⼤器的输出幅度、输出电流有关。
上图为反相⽐例放⼤器。假设所⽤的运算放⼤器为LM358,电路的⼯作电压为±5V。图中的电阻R2为输⼊电阻,RF为反馈电阻。放⼤倍数为-(RF/R2),这⾥的负号“-”表⽰输出电压与输⼊电压相位相反。
▲反馈电阻RF为何不能取值过⼩?
由于在反相⽐例放⼤器中,反相输⼊端(即图中的V-端)为虚地,该端电位⾮常接近于地电位(与地电位之间的电压差在微伏级),但⼜不等于地电位,故反馈电阻RF也相当于运算放⼤器的⼀个负载。
我们假定RF=10KΩ,运放的输出幅度为3V,则流过RF的电流为3V/10KΩ=0.3mA(这个电流由运放供给。LM358的最⼤输出电流⼀般在30mA左右),但是若RF取值为100Ω,输出电压不变时,则流过RF的电流可达30mA,达到了LM358的最⼤输出电流,此时LM358的输出幅度将降低,并且输出波形发⽣畸变。由上可见,反馈电阻RF不能取值过⼩。▲反馈电阻RF为何不能取值过⼤?
由于RF决定着电路的放⼤倍数,在要求放⼤倍数很⾼时,若R2不变,想获得⾼的放⼤倍数,就要增⼤RF的阻值,但是其阻值也不能过⼤。假定R2为100KΩ,要求的放⼤倍数为100,此时RF将⾼达10MΩ。这么⼤的反馈电阻,其精度及稳定性都远不如数⼗KΩ以内的⼩电阻,故此时电路放⼤倍数的精度将受影响(这个在精密测量电路中是不允许的)。另外,RF取值过
⼤,LM358⾃⾝的输⼊偏置电流在RF上产⽣的附加失调电压也会显著增⼤,从⽽导致输出失调电压增⼤。可见,RF取值也不能过⼤。⼀般情况下,RF选⽤数百Ω⾄数⼗KΩ范围内的电阻较合适。
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