深度分析同相放大器的使用

　　運算放大器OP是信號處理和信號變換中常用的元件，常用的有同相輸入和反相輸入兩種類型，典型電路如下

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　　對於同相放大器和反相放大器，二者有明顯的如下區別：

　　對於同相放大器，由於反饋迴路至負相端，其放大倍數與輸入信號沒有關係，即使輸入信號的內阻R發生大幅度的變化，也不會將該變化引入到運放的放大倍數中。而反相放大器就受到信號內阻的影響。但是同相放大器也有一定的不便：如果在同相運放的反相端進行零點調節或者添加加法電路，會引起信號源阻抗變化導致增益的改變，這需要特別注意。一般在使用同相放大器時，反相端除了連接反饋電路外，不引入其他的電路。

　　同相放大器的一個常用應用是電壓跟隨器，常用的電壓跟隨器，如下所示

　　該電路中R7為保護電阻，用於防止有大電流流入運算放大器的鉗位二極體而燒毀元件。通常在使用同相放大器時需要進行相位補償電容，並且為了使系統穩定，需要採用大的相位補償電容。所以帶有相位補償電容的電壓跟隨器常應用在輸入信號上升速度慢，轉換速率小的條件下使用。這時如果處理信號上升速度快和幅值較大的情況，一般採用電晶體設計的射極跟隨器或者FET源極跟隨器或者採用專用的電壓跟隨器運算放大器。

　　在使用電壓跟隨器時，如果發生自激震蕩，首先想到的是進行相位補償。通過移動極點位置來消除震蕩。第一種方法，在運算放大器同相端和反相端串聯RC電路進行相位補償，如下：

      另一種方法在負載和電壓跟隨器之間串聯一電阻(負載表現為容性)，這時需要通過計算確認如果負載為非容性不會發生震蕩，如果發現是運算放大器自身條件引起的震蕩，那麼這種方法效果就不是很明顯。

　　在使用同相放大器的時候，同相輸入端的電壓範圍需要特別注意，因為在同相運放中，輸入的電壓通過同相輸入端直接輸入到元件內部，如果此時沒有注意同相輸入端的電壓輸入範圍，可能會由於超過範圍燒毀運算放大器。這時我們常用的限幅電路就派上了用場。

　　當電壓信號通過電阻R15輸入時，可能會出現由於放大器自身的輸入電容和其他雜散電容的影響使輸入到運算放大器同相端的信號上升變慢的現象，如果發生這種情況，採用自舉電路也就是增加小電容C4進行補償，C4取值一般為

　　C4=(R14/R16)*C3

　　此處C3為輸入端的總電容。如果C4取值大於C3，那麼電路會發生震蕩，因此C4多採用溫度特性好的陶瓷微調電容，方便一邊觀察波形，一邊進行調整控制。

　　雖然同相運放在使用過程中有各種限制和不便之處，但是，其自身特有的特性在一些典型的應用環境中還是有用武之地，這點需要電子工程師特別注意。