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反饋電阻RF為何不能取值過小或過大?
發(fā)布時間:2022-10-21 閱讀量:1096 來源:我愛方案網(wǎng)整理 作者:我愛方案網(wǎng)

運算放大器在作為放大器使用時,需要在其輸出端與反相輸入端之間接一個電阻(亦可以是電容或電感,譬如電容測量電路就是接一個電容),這個電阻即為反饋電阻。反饋電阻的具體取值范圍與電路的放大倍數(shù)及運算放大器的輸出幅度、輸出電流有關。

 

、簡要說明  

 

設計一個同相比例器,做成實際電路板后,就出現(xiàn)了三個雜散電容:CIN+、CIN-COUT,如下圖。    

 

反饋電阻RF為何不能取值過小或過大?

 

因為CIN-的旁路作用使放大器的高頻響應變差,其頻帶的上限頻率約為:fH=1(2πR2CIN-),若增益電阻R2的阻值較大,上限頻率嚴重下降,同時引入的滯后相位可能引起振蕩。理論上,如果要實現(xiàn) 10 倍同相增益,用10kΩ 對 1kΩ,就沒有用 1KΩ 對 100Ω 好。    

 

二、實際應用  

 

反饋電阻的具體取值范圍與電路的放大倍數(shù)及運算放大器的輸出幅度、輸出電流有關。 

   

反饋電阻RF為何不能取值過小或過大?

 

上圖為反相比例放大器。假設所用的運算放大器為LM358,電路的工作電壓為±5V。圖中的電阻R2為輸入電阻,RF為反饋電阻。放大倍數(shù)為-(RF/R2),這里的負號“-”表示輸出電壓與輸入電壓相位相反。    

 

▲反饋電阻RF為何不能取值過小?    

 

由于在反相比例放大器中,反相輸入端(即圖中的V-端)為虛地,該端電位非常接近于地電位(與地電位之間的電壓差在微伏級),但又不等于地電位,故反饋電阻RF也相當于運算放大器的一個負載。    

 

我們假定RF=10KΩ,運放的輸出幅度為3V,則流過RF的電流為3V/10KΩ=0.3mA(這個電流由運放供給。LM358的最大輸出電流一般在30mA左右),但是若RF取值為100Ω,輸出電壓不變時,則流過RF的電流可達30mA,達到了LM358的最大輸出電流,此時LM358的輸出幅度將降低,并且輸出波形發(fā)生畸變。由上可見,反饋電阻RF不能取值過小。    

 

▲反饋電阻RF為何不能取值過大?    

 

由于RF決定著電路的放大倍數(shù),在要求放大倍數(shù)很高時,若R2不變,想獲得高的放大倍數(shù),就要增大RF的阻值,但是其阻值也不能過大。假定R2100KΩ,要求的放大倍數(shù)為100,此時RF將高達10MΩ。這么大的反饋電阻,其精度及穩(wěn)定性都遠不如數(shù)十KΩ以內(nèi)的小電阻,故此時電路放大倍數(shù)的精度將受影響(這個在精密測量電路中是不允許的)。    

 

另外,RF取值過大,LM358自身的輸入偏置電流在RF上產(chǎn)生的附加失調(diào)電壓也會顯著增大,從而導致輸出失調(diào)電壓增大。可見,RF取值也不能過大。一般情況下,RF選用數(shù)百Ω至數(shù)十KΩ范圍內(nèi)的電阻較合適。

 

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