运放单电源设计方法.doc

运算放大器（op-amp）简称运放以其优异的性能价格比，高集成度、可靠性，几乎任何需要添加信号增益、调理功能的电子系统都可应用运算放大器。经历几十年的发展，虽然现在已有单电源型运放产品（如AD875x系列），但有些场合仍希望将双电源型运放改为单电源下工作。这一点是可以实现的，只是需要在输入端加信号基准电平提升电路，输出端的静态电平也不再为零，因此由双电源改用单电源接法后更适合放大交流信号。1运算放大器种类一般来说 ，对于高阻抗信号源的应用电路、采样保持电路、带通滤波器等应选用高输入阻抗型运放（如LF156）。对弱信号精密测量、高增益交流放大器、汽车电子及工业控制系统等应选用高精度运放（如OPA379 ）。对于快速变化的输入信号系统、A/D和D/A转换器、通讯和视频系统等应选用高速运放（如AD827 ）。对于袖珍仪器、手机等以电池供电的便携式电子产品宜选用低电压/低功耗运放（如EL2071C）。对于无特殊要求的场合可采用通用型运放（如uA741）。2 运放参数的确定运放参数种类繁多，在考虑性价比的基础上选用最合适的运放是设计者要考虑的问题。可优先考虑以下几个参数： 带宽BW对小信号而言，运放闭环带宽与闭环增益的乘积存在“增益带宽积”不变的关系，其乘积等于单位增益带宽；对大功率信号而言，一般比单位增益带宽小约100倍；运放一3dB闭环带宽应高于信号的最高工作频率。优值系数，转换速率SR大则运放交流特性佳上限频率高，如高速运放一般SR10V/s;输入偏流（inputbi asicu rrent）I（BS）失调电压（input ofset voltage） Vos越小则运放直流特J性越好。减法运算（差分输入）电路因偏置电阻配置要求高，调节不便而在实际设计应用不多。高增益放大器还存在工作稳定性的问题，可按厂家提供的相位补偿法防止高频自激，也可在运放同、反相两个输入端间联接RC串联电路或在凡旁并联电容器，为防止放大器上限频率下移太多，补偿电容容量不能太大。若考虑转换速率，相位补偿越是靠近前面部分，效果越好，当然也带来噪声增大的问题。如果Rf是频率的函数则还可改变放大器的频率特性。为防止电源波动及提高旁路性能还有另一种为单电源工作的运放提供Vr./2的方法见图3和图4。图中R3应等于凡以减小输出端直流偏置误差，为防止稳压管噪声影响，在低噪声放大器应用时C3容量选IOuF以上，V.的稳压值选择在V,/2处，R2是V1的限流和偏置电阻。在低电压供电如3.3V,则V,v/2只有1.65V，而稳压二极管稳压值在3V以上，为此可采用三端稳压集成块，如C W317输出的稳压值可在1.25V-37V可调。3 仿真结果目标电路的理想工作条件为电源电压VDDA为3V; VDDA低于2.5V时，输出低电位；VDDA再次升高高于2.7V时，重新输出高电位。因此，设置R1为1260W ，R2为1240M , Ry为200M ，QNPN 1. QNPN2发射极面积比为8: 1。使用商用0.61tm BiCMOS工艺，使