所用芯片OPA820,THS3091.三级放大,前两级OPA820放大25倍,第三极THS3091放大四倍,总放大倍数100倍。 局限:1、OPA820输入不能用直流耦合,得用交流耦合;原因如下:因为是单电源供电,输入信号必须给一定的直流偏置才能正常输入和放大;由于没有负电压,反相输入端不能加负偏置,只能在同相加正偏置,我加偏置的方法是用电阻网络对电源进行分压,,但信号发生器信号源阻抗很小,用直流耦合的话,只要加信号,直流电位立马被拉低,所以用了交流耦合,但这种耦合的缺点就是:低频段衰减厉害(1KHz以下) 2、不能放大直流:在交流耦合,不放大直流的情况下,放大倍数正常,(同相端偏置电压时2.5V,放大倍数5倍),若把与R5串联接地的电容短路,偏置也该为0.5V,则直接都没输出了,很令人费解! file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-23612.png 图1 总电路图 这两个问题是前两级放大的问题。 3、在3091的反相输入端加1、25v的基准电压,这个电压会变化,如图2:file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11862.png 图2 3091第二版电路 偏置不稳的原因:仅把反馈网络和偏置两块电路进行对比: file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-29964.png file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-11148.png 反馈网络 偏置电路 通过这两个图就可看出,1.25V这个点的电压,由Uo和TL431这两个信号源共同作用,所以,这点的电压就不会是1.25V,第三版对这方面进行了改进,加了一个电压跟随器,如图3所示: file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-25365.png 图三 第三版虽然把偏置不稳的问题给解决了,但是,在频率这一块又出了问题,问题是波形失真:数据简单如下:频率问题:耦合电容:10uf 100HZ-150KHz 104 1KHz-150KHz 103 20KHz-240KHz,这些频带中间波形发生失真,但电容又不能取太大,否则在低频段损失太大,第四版把这个问题解决了,如图4: file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-31371.png 图4 图4这个电路把偏置不稳和交流耦合波形失真的问题都给解决了,在接下来测试频率时,有出现新的问题,电路的通频带上不去,很窄,只有100KHz,我把这个问题归到反馈电阻上,验证的方案就是不改变放大倍数,改变反馈网络电阻配比,数据如下(): 所以,我就取了第三组数据; 4、第一级放大在通频带内衰减的问题,处于上面的经验,我把第一级的数据按照上面的方法进行了测试(5倍): 电路如下图5所示: file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-19556.png 图5 测试下来,通频带虽然好了点,但偏置又出现问题了,偏置变化了,因为反馈网络不改变的情况下,偏置是不会变的,我就想可能是改变反馈网络引起的,于是我又把反馈网络阻值改变来测偏置的正确与否。测试数据如下: 通过数据可以发现,虽然输入的偏置一直不变Vcc/2,但输出偏置会随反馈网络的改变而改变,最后,确定为20KΩ和5.1KΩ。 5、通过测这些数据还发现了一个现象,一直都有疑问但没解决的问题,就是这个运放会随着频率升高,输出峰峰值不降反而有一段升的过程,这次测数据是也出现了这种现象,20KΩ和5.1KΩ这一组反馈网络就出现了这种现象,而在75KΩ和18KΩ这组反馈网络虽然输出偏置改变,但由于输入幅度较小,没有出现波形被切去的现象,而且输出峰峰值在通频带内都是保持不变的,我们最想要的就是这种效果,输出峰峰值在通频带内既不衰减也不增加。这些现象PDF资料上也有,但情况跟我碰见的还不太一样。 file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-22236.png file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-7521.png file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-9784.png file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\ksohtml\wps_clip_image-3056.png PDF资料上显示的情况是反馈网络不变的情况下,测试出来的电路图,而我的情况是改变反馈网络后,发现的情况,改变了反馈网络就改变了反馈量,我想这个反馈量是影响以上现象的关键因素,我现在还搞不懂,从我开始学反馈一直到现在我都没搞懂,希望有经验的大神可以不吝啬的给予点指点!!!小弟在这先行谢过! 6、还有一个问题就是,放大电路一到高频区域,比如说5MHz以上,放大后的波形很不干净(波形正常,但如果放大看的话,波形上有很多杂波),不知是何原因,另外附有文件:电路图和PCB!
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