最近使用运放遇到一个选型不到位,造成打板反复的现象。简简单单的一个跟随器电路,弄得功能不正常,说到底还是对产品需求没有理解到位,对应用场景没有仔细分析。对于运放的选型,就在公司常用的器件中随便选了一个。 在下面的电路图中,系统上电后,运放U1组成的跟随器电路工作正常,发光二极管工作正常,MCU检测运放输出电压正常。 但是有另一个使用场景,就是不给运放U1的电源通电,仅仅是运放同相端提供一个电压,此时由其他电路检测同相端的电压,同时放光二极管也要点亮。并且该运放同相端的电压能驱动一个风扇工作。这个时候就出现问题了,风扇根本就不能工作。此时运放同相输入端电压只有0.6V。从原理图上来看,整个电路没有任何问题,运放没有电源,就不会工作,同相输入端是高阻状态。运放同相端经过R2和R3分压,提供风扇驱动电路的控制信号。是不会影响风扇的驱动电路。但是实际电路就是实现不了实际目的。 随后通过一步一步拆解电路板,发现只要拆掉运放后,风扇和发光二极管就是工作正常了。然后就进一步查看运放的规格书,发现这个运放是同相端是有输入ESD保护的功能。一般运放芯片上都会有相应的ESD保护电路,其目标就是泄放电流和钳位电压,保护脆弱的内部电路不受外部偶发静电而损坏。这个功能是很有必要的,毕竟运放芯片在产线进行PCBA组装的时候,会遭受各种异常工况,被静电损坏的可能性很高。 在我的这个产品应用中,运放在没有电源的情况下,运放的输入端到电源端由ESD二极管钳位,所以运放同相输入端就只有0.6V。有的运放规格书会专门对这个特性做了说明,来表明运放是否具备输入端有ESD保护的功能。如果在运放没有电源的时候,依然是需要运放同相端具备高阻特性,不要ESD钳位保护。就需要选择没有输入同相端的ESD保护,比如TI的LM318,就是这种特性。其规格书也提到了。 由于很难找到P2P兼容的运放,所以这次打的电路板就不能使用,就需要重新做一块新的电路板。实际在设计过程中,如果没有足够时间仔细看规格书,在运放同相端串联一个100K左右的电阻,即使运放输入端有ESD保护,也不会钳位到0.6V。此时运放同相端电压就是Iin*100K+VF,就不会被钳位的,也还是可以用的。 但这种电路设计,就会带来另一个影响,就是在运放有电源的时候,尤其对于电压型负载来说,此时运放同相端添加的电阻就是电源内阻,其内阻越大、负载获得的电压就会越小。这是由于偏置电流的作用影响,就会降低同相端的电压,造成跟随器的输出电压不是输入电压,对高精度检测的电路有比较大的影响。 总之,在选型没有完全确定的时候,还在研发改善的节点的状态,在运放同相端预留电阻是有必要的,也可以调试的时候试下功能,加快研发的进度。后期不使用该电阻的时候就空贴的。
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