op37運(yùn)算放大器引腳圖與op37功放應(yīng)用案例分析
op37運(yùn)算放大器產(chǎn)品詳情
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201710/368860.htmop37可提供與OP27一樣的高性能,但前者的設(shè)計(jì)針對增益大于5的電路進(jìn)行了優(yōu)化。這一設(shè)計(jì)變更將壓擺率提高到17V/µs,并將增益帶寬積提高到63 MHz。
op37不僅具有OP07的低失調(diào)電壓和漂移特性,而且速度更高、噪聲更低。失調(diào)電壓低至25 µV,最大漂移為0.6 µV/°C,因而該器件是精密儀器儀表應(yīng)用的理想之選。極低噪聲(10Hz時(shí)en=3.5nV/Hz)、低1/f噪聲轉(zhuǎn)折頻率(2.7Hz)以及高增益(180萬),能夠使低電平信號得到精確的高增益放大。
利用偏置電流消除電路,op37可實(shí)現(xiàn)±10nA的低輸入偏置電流和7nA的失調(diào)電流。在整個(gè)軍用溫度范圍內(nèi),它通??梢詫B和IOS分別保持在±20nA和15nA。
輸出級具有良好的負(fù)載驅(qū)動能力。±10V保證擺幅(600 Ω負(fù)載)和低輸出失真使op37成為專業(yè)音頻應(yīng)用的絕佳選擇。
op37引腳圖與優(yōu)勢
op37功放應(yīng)用案例分析
在沒有更好的測量運(yùn)算放大器的情況下,實(shí)現(xiàn)測量放大器的最好的解決方案就是應(yīng)用通用集成運(yùn)算放大器中的精密集成運(yùn)算放大器OP07/PO37。為了充分發(fā)揮OP07/op37的性能,要將op37/OP07的調(diào)零電路包括在測量放大器的電路之內(nèi)。實(shí)際的測量放大器電路如圖:
為了改善集成運(yùn)算放大器的電源阻抗,在沒個(gè)集成運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源端,對地均接有用于旁路的2.2uf的陶瓷貼片電容器;為了能達(dá)到1~1000倍的增益可調(diào)并且是精確調(diào)節(jié),增益調(diào)節(jié)電阻由三只不同阻值的可調(diào)電阻串聯(lián)而成。
一、元器件參數(shù)的選取和確定
集成運(yùn)算放大器選用OP07/op37,但是不同廠家生產(chǎn)的OP07/op37的具體參數(shù)略有不同,如MAXIM的OP07/op37就比TI的OP07/op37性能好一點(diǎn)。因此應(yīng)將所有的OP07生產(chǎn)廠家的OP07技術(shù)數(shù)據(jù)全部收集起來,仔細(xì)分析,再決定采用那個(gè)廠商的OP07/op37。當(dāng)然,如果沒有非常特殊的要求,則所有的OP07均可以滿足性能要求。
測量放大器中所有電阻的選擇方法如下。
差動放大器的輸入電阻、反饋電阻和匹配電阻均應(yīng)選擇0.1%的精度,如果選擇1%~5%精度的電阻,則其共模抑制比將大大衰減。非常幸運(yùn)的是,當(dāng)時(shí)我們手頭剛好有誤差環(huán)為藍(lán)環(huán),即精度為0.2%的10K電阻,這是能夠獲得高共模抑制比的非常有利的條件,否則要在成百上千只誤差為1%的的電阻中精選出四只容差只能達(dá)到0.1%以內(nèi)的電阻。其工作量、所需要的測試儀器以及測試條件可想而知。
信號轉(zhuǎn)換電路選用的電阻的精度為1%。在設(shè)置匹配電阻時(shí),通過精選,選擇出阻值容差接近0.2%的電阻。目的就是要盡可能的確保信號變換的對稱性,盡可能的減少共模噪聲的混入。
穩(wěn)壓電源電路選擇1%精度的電阻,利用多只輔助電阻調(diào)節(jié)正、負(fù)輸出電壓的精度與容差。
由于在電子設(shè)計(jì)競賽中僅僅是制作單個(gè)樣品,所以上述措施是切實(shí)可行的。但在大批量生產(chǎn)時(shí),通過精選電阻的容差將是不可取的。
二、工藝結(jié)構(gòu)的確定
這個(gè)試題對電路及其所屬的連線等要求非常嚴(yán)格,工藝結(jié)構(gòu)的好與壞直接決定著最終電路的性能。
(1)1m連線的解決方案:按競賽要求,從信號源到測量放大器之間用1m連線相連接。如果處理不好,則經(jīng)過這1m連線后,盡管信號源一側(cè)基本上沒有什么噪聲成分,而在測量放大器一側(cè),信號中將可能混入客觀的噪聲,其主要原因就是空間的電磁場在這1m連線所包圍的空間內(nèi)感應(yīng)的噪聲信號??紤]到雙絞線不僅簡單實(shí)用,而且抗干擾性能也非常優(yōu)異,因此,本設(shè)計(jì)采用的是雙絞線形式的膠質(zhì)線。
(2)集成穩(wěn)壓器:選擇1.5A輸出的LM317和LM337,以確保具有足夠的散熱能力和盡可能低的由于結(jié)溫導(dǎo)致的輸出電壓的變化。(上一篇博文中的電源便可)
?。?)自制變壓器:為了獲得良好的抗電磁干擾性能,變壓器采用次級繞組雙靜電屏蔽的方式。
?。?)自制電路板:使測量放大器和穩(wěn)壓電源的性能與理論值非常接近。
將所有的電路板均固定在一塊大的環(huán)氧樹脂上,防止由于各種電路板的活動而造成的不必要的噪聲。
三、測量放大器的電磁兼容與電路板設(shè)計(jì)
盡管有了測量放大器的設(shè)計(jì)電路和元器件參數(shù),但是如果沒有良好的電路板設(shè)計(jì),也不會得到良好的測試結(jié)果。在這里,電磁兼容與電路板設(shè)計(jì)及其重要!電路板必須融入電磁兼容設(shè)計(jì)。
首先,如果沒有很好的單層電路板的電磁兼容設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),則應(yīng)選擇具有大平面地雙層電路板設(shè)計(jì),這樣可以盡可能的降低接地的阻抗,盡可能地降低因接地阻抗而引起的附加噪聲。
第二,良好的元器件排布。盡可能地縮短走線長度;避免輸入與輸出之間的有害的耦合,按電路圖的結(jié)構(gòu)安排集成運(yùn)算放大器的位置,以盡可能地縮短走線;輸入與輸出之間的走線盡可能的遠(yuǎn)離。
第三,根據(jù)測量放大器的高輸入阻抗的特點(diǎn),對所有的集成運(yùn)算放大器的輸入端均采用屏蔽環(huán)的屏蔽措施,以屏蔽掉由于電路板的阻抗將臨近引腳的信號引進(jìn)輸入端而成為噪聲入侵的途徑。
第四,如果正、負(fù)電源線無法排布,則可將正、負(fù)電源線布置在大平面地的一側(cè)。但是需要另行布線,不能破壞大平面地的結(jié)構(gòu),可以用連線的方式將正、負(fù)電源連接到集成運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源端。
四、制作調(diào)試要點(diǎn)
1、集成電路的安裝
為了避免由于集成電路插座接觸不良所造成的失誤,在制作時(shí)應(yīng)將集成電路直接焊接在電路板上。這是通過多次電子設(shè)計(jì)競賽和科研項(xiàng)目總結(jié)出的教訓(xùn)。
2、連接形式
所有的連線,雙股的采用雙絞線形式;三股的采用絞線形式或編小辮的方式,以盡可能地降低連線回路的寄生電感并抵消外界電磁干擾。電源線,選用紅色作為正輸出線;黑色作為公共參考端(GND);藍(lán)色作為負(fù)輸出線;棕色作為交流輸出線;一對綠色線作為信號線。這樣所有的連線需要連接到何處便清晰明了,可以有效的防止接線錯(cuò)誤。
需要注意的是,電路板上的沒個(gè)接線端子均需要標(biāo)注清楚,以免接錯(cuò)。
3、測量放大器的調(diào)試
測量放大器的調(diào)試是最重要的調(diào)試過程,需要非常嚴(yán)謹(jǐn)。
?。?)輸出電壓調(diào)零。首先將差動輸入端短接到GND,調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)電阻中的1M、5.1K可調(diào)電阻的阻值為零。然后分別調(diào)節(jié)兩個(gè)輸入級的調(diào)零電阻,使相應(yīng)的集成運(yùn)算放大器的輸出電壓為零。最后調(diào)節(jié)后級的差動放大器的調(diào)零電阻,使測量放大器的輸出為零。
?。?)輸出電壓增益的調(diào)試。將橋式電阻網(wǎng)絡(luò)與信號變換電路的輸入端相連接;將信號變換電路的輸出端與測量放大器相連接,調(diào)節(jié)橋式電阻網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)電阻,使之信號變換電路的輸出電壓為5mV,測量輸出電壓;調(diào)節(jié)輸出電壓增益調(diào)節(jié)電阻,使輸出測量放大器的電壓不低于5V,實(shí)現(xiàn)測量放大器的增益在1000倍以上。
(3)輸出噪聲電壓的測試。將測量放大器輸入端經(jīng)過1m連接線對GND短接,測量放大器輸出電壓值即為噪聲電壓值。噪聲電壓值分為直流分量和交流分量疊加的峰值,需要在示波器的直流耦合條件下測試,或用截至頻率比較高的峰值電壓表測試。如果僅僅用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量,則將丟失交流分量;如果用交流電壓檔測量,則將丟失直流分量。
(4)帶寬的測試。首先將5mV的直流電壓接到測量運(yùn)算放大器的輸入端,用示波器測試輸出電壓幅度;然后將5mV交流信號接到測量放大器輸入端,從10Hz頻率起,增加交流信號源的頻率。用示波器測量放大器輸出電壓。直至輸出測量電壓降到10Hz條件下的0.707倍,此時(shí)的頻率值即為測量放大器的帶寬。一般情況下,測量放大器的帶寬約為集成運(yùn)算放大器單位增益帶寬的1/1000,例如,若集成運(yùn)算放大器單位增益帶寬為300KHz,則測量放大器的帶寬最寬為300Hz。
(5)輸出電壓幅值的測試。將信號源的頻率調(diào)節(jié)到測量放大器截至頻率的1/5以下,如50Hz,電壓幅值為5mV,用示波器觀察測量放大器的輸出電壓波形。逐步增加信號源輸出電壓幅值,直至測量放大器輸出出現(xiàn)削波失真前。測量測量放大器的輸出電壓幅值(單峰值),一般情況下,其輸出電壓幅值可達(dá)到11-13V,大于10V的競賽要求。這里的關(guān)鍵是,電源電壓應(yīng)高于±13V,如果選用±12V,則輸出電壓的幅值有可能達(dá)不到10V。
?。?)共模抑制比的測試。將測量放大器的兩個(gè)輸入端短接,并連接到10V的直流電壓,測量測量放大器輸出電壓的變化值,這個(gè)直流電壓變化值與10V的共模輸入電壓的比值就是共模抑制比。
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