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OPA820设计差分放大电路

用OPA820设计差分放大电路时,放大倍数为2倍,但是输出却达不到要求,如图所示,RF和R2选择为2kΩ,R1和RG选择为1kΩ,V1接0~5V变化的直流电源,V2接2.5v基准电压。

理论上V1输入5v时,输出端VO应为+5V,但实际测量只能够达到3.1v;

在输入V1为2.5V时,输出端VO为0V,符合要求;

但当输入端V1为0V时,理论上输出VO应为-5V,但实际测量只能达到-3.6V。

也就是说在两端达不到我的设计要求。于是我又更换了电阻,选择了360kΩ和180kΩ的电阻来替换2k和1k的,但输出和之前的相差很小,依然达不到我的要求,请问这是什么原因?我电路上应该做什么改进才能满足我的设计要求?

Liang Wang16:

由于OPA820不是轨到轨输出的放大器,所以供电电压为+/-5V时,输出是达不到+5V和-5V的,换句话说运算放大器已经工作在饱和区了。可以试试把输出差分信号的幅值减小,看是否满足要求。或者在技术手册中看是否可以用更大的供电电压。

Kailyn Chen:

需要注意OPA820bushi轨到轨输入输出,5V供电的话,输入输出都达不到5V电源轨。

可以参考datasheet,5V供电时,输入电压范围最大为0.9V~4.5V。输出最大为1.2V~3.9V还是不带负载的条件下。所以如果想满足5V输入输出,需要提高供电电压,另外如果您的输入是0~5V输入,建议选择双电源供电。

jj ge:

回复 Liang Wang16:

哦,原来是这样啊,谢谢啦。

我原来这里的运放用的是TLC2262这个轨对轨的双运放,第一级运放用作差分运算放大器,第二级用作电压跟随器,空载时用万用表测量能达到+-5v的范围;

但是无论是第一级运放的输出还是第二级运放的输出,只要我加了电阻负载之后,用万用表测电阻两端的电压就几乎没有了,用万用表测电阻两端的电流也只能达到2.6mA,也就是说驱动不了我的负载,负载电阻我分别用了100Ω,200Ω,330Ω来尝试。

请问为什么会出现这种情况呢?还有一个问题,如果我想在运放或者电压跟随器的输出端加入电阻负载后电阻两端的电压不会急剧下降,也就是说保持在空载时的+-5V,电流最大达到100mA左右,我应该选择什么样的运放来实现?

Liang Wang16:

回复 jj ge:

由于是刚接触放大电路设计时间不长,所以理解的不一定对,仅仅当作参考吧,如果有问题希望不要产生误导。

如果把运算放大电路当作电压源,第二级运放输出端连接的电阻当作负载,要考虑运算放大电路的带负载能力。因为运放构成的比例放大电路并不是理想的电压源,可以把它看作理想电压源和电阻(电压源内阻)的串联,具体TLC2262构成的放大电路的电阻我也不是很清楚,但是从测量的结果看,应该是使用的100Ω、200Ω、330Ω的负载电阻相对于内阻较小,分压较小,所以测量的电压值很小。不如试试增大负载电阻试试,或者通过仿真看一下理论上的带负载能力。

jj ge:

回复 Liang Wang16:

但是我TLC2262第二级运放是设计成电压跟随器的呀,用来匹配电阻,增强驱动能力的,

电压跟随器是输入阻抗高,输出阻抗低啊,

所以理论上来说我输出端接的负载电阻不用很大就可以了,TLC2262最大的输出电流是+-50mA,我输出+-5V的时候,接100Ω的负载电阻,电流应该正好是50mA才对呀,

就算有误差,也不应该偏差那么大,所以不是很懂为什么会出现这样的情况。

jj ge:

回复 Kailyn Chen:

哦,原来是这样啊,谢谢啦。

我原来这里的运放用的是TLC2262这个轨对轨的双运放,第一级运放用作差分运算放大器,第二级用作电压跟随器,空载时用万用表测量能达到+-5v的范围;

但是无论是第一级运放的输出还是第二级运放的输出,只要我加了电阻负载之后,用万用表测电阻两端的电压就几乎没有了,用万用表测电阻两端的电流也只能达到2.6mA,也就是说驱动不了我的负载,负载电阻我分别用了100Ω,200Ω,330Ω来尝试。

我TLC2262第二级运放是设计成电压跟随器的呀,用来匹配电阻,增强驱动能力的,

电压跟随器是输入阻抗高,输出阻抗低啊,

所以理论上来说我输出端接的负载电阻不用很大就可以了,TLC2262最大的输出电流是+-50mA,我输出+-5V的时候,接100Ω的负载电阻,电流应该正好是50mA才对呀,

就算有误差,也不应该偏差那么大,所以不是很懂为什么会出现这样的情况?

请问为什么会出现这种情况呢?还有一个问题,如果我想在运放或者电压跟随器的输出端加入电阻负载后电阻两端的电压不会急剧下降,也就是说保持在空载时的+-5V,电流最大达到100mA左右,我应该选择什么样的运放来实现?

user4933011:

回复 jj ge:

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