运算放大器设计及应用

我实验过很多次了，都是同样的结果，现在分析不出具体原因，请高手指教，万分感谢。
答：产生此种现象的原因主要是 D1 和 D2 两个二级管反向恢复电荷抽取时间的影响，当输入信号从正电压变成负电压时，放大器输出端会从负电压变成正电压(接近+12V)，此时 D2 导通，运放提供电流，电流经 D2 去建立反馈。由于 D2,D1 的反向电荷没有办法抽取，或抽取电流大小，D1 会维持导通一段时间，因此才会看到实验中的现象，建议你在 D2 和运放输出端之间加入一个 K 级电阻值的电阻，运放输出端和整流输出端对地接一个电阻。第二种改进方式是用两个模拟开关来两个二级管，增加一个比较器来判别 INPUT 信号的极性并控制模拟开关的闭合，这是最好的设计方式。
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11.关于微弱信号放大问：我是做水分析仪器方面的，他们的传感器的输出大多十分微弱，比如拿氧来举例：给传感器供 0.7V 恒压，它会输出一个 20nA~200nA 这样一个电流，这么微弱的电流简直是无法想象的，功耗、速度、带宽之类都次之，我看了一些运放的资料，但是即使最高端的也不能完成这个任务啊。是不是需要一些复合的方法或者手段？答： (1) 你说微弱信号放大应该是先进行 I-V 转换，再进行放大，当然也可一步到位；实现这种目的应该不难，问题在于其 SENSOR 灵敏度和 I-V 转换、放大所产生的噪声电平如何抑制？推荐 NS、AD、BB 公司的 OP，其网站上有详细工程设计手册，应该对你有所帮助。 (2) 这种情况一般选择 Ib 非常小的高精运放或者 log AMP，对于信号范围较大的，可以在反馈端用模拟开关选择不同的反馈电阻。 (3) 目前我也一直在这个问题：遇到的问题是若直接利用电阻将电流信号转换为电压信号（Vout=Iin*R, ，后跟一个稿输入阻抗的运放跟随，发现由于采样电阻高，而引入了 50HZ 的干扰波如 R=1Mohm） “ 采用一个电阻（比如 1Gohm ）与一个低偏置电流较高输入阻抗的放大器组成一个跨导放大器（transconductance amplifier）即可完成 IV 变换(Vout=Iin*Rf， Rf 为跨导--就是 1Gohm 的电阻，Iin 为输入电流， Vout 为放大器的输入电压)。有一个疑问： ” 1Gohm 是否会引入干扰， 50HZ 的周波。如问题： 50HZ 的干扰波该如何消除呢？ (4) a、电路设计时注意平处理，尽量平对于抑制干扰有效，这些在 NS、BB（被 TI 收购了）、ADI 等公司关于运放的设计手册中均可以查到。（电流－电压转换，如光电接收电路等） b、推荐加金属屏蔽罩，将微弱信号部分罩起来（开个小模具），金属体接电路地，可以大大改善电路抗干扰能力。 c、nA 级电流已经不小了，不要畏难。选择输入电流 pA 级的运放即可。如果对速度没有多大的要求，运放也不贵。仪表放大器当然最好了，就是成本高些，如果普通运放能满足要求，也可以不用，看你们精度要求了。（仪表放大器平最好，见上面第 1 条） d、若选用非仪表运放，反馈电阻就不要太大了，M 欧级好一些。否则对电阻要求比较高。后级再进行 2 级放大，中间加入简单的高通电路，抑制 50Hz 干扰。 (5) 50Hz 干扰是经常遇到的，不太清楚你的整个系统（电源，传感器，信号调理电路，等等）的连接关系，各部分供电及接地如何处理的。首先你要找出干扰源头在哪里，是从传感器来的，还是在信号调理这边来的，你可以把信号调理电路的输入端对地短路使得输入差分信号为 0，然后观察放大器输出有无干扰。需要注意的是，如果你用示波器测量时使用不当，可能造成测量假象，示波器的地线不能太长，示波器的 220v 电源端地线要接地良好，将示波器探头地线与信号线短路（这样示波器的输入差分信号为 0），然后接到调理电路的地上，看有没有 50Hz 的干扰，如果有，说明示波器的测量受到共模干扰的影响，方法：使用 220v 隔离变压器给示波器供电，用短的多织铜带连接示波器信号地和被测电路地。通常，如果放大器与传感器之间的电缆较长的话，很容易引入 50Hz 干扰，建议使用屏蔽对称电缆来传送信号。 (6) 对于微弱信号的放大，只用单个放大器难以达到好的效果，必须使用一些较特别的方法和传感器激励手段。使用同步检测电路结构可以得到非常好的测量效果。这种同步检测电路类似于锁相放大器结构，包括传感器的方波激励，电流转电压放大器，和同步三部分。电流转电压放大器需选用输入偏置电流极低的运放。 (7) 很多传感器都要加变换电路后才可以送去放大，前端是非常重要的。这个案例要先做 I/V 变换后就好处理了。另这种电流的变化对传感技术来说已经很可观的了。 (8) 对于量程最小为 20nA 的电流测量，张先生建议采用“交流放大-同步检测”的方法。这种方法在弱电量测量方面有广泛的应用。在弱电流测量领域（行业内称测量弱电流的仪表为静电计），有一种采用振动电容做‘调电子工程专辑—为亚洲及中国的电子工程师社群提供及分析最新工业和科技趋势运算放大器设计与应用—电子工程师必备手册(下)