Полезные принципы при разработке электронных схем с операционными усилителями

Схемы с операционными усилителямиОперационный усилитель, безусловно, является одним из наиболее распространенных типов интегральных схем в широко известной аналоговой электронике. Используя операционный усилитель, мы можем собрать: вольтметр, аудио предусилитель, синтезатор, датчик измерения напряжения и температуры и многие другие устройства практического применения.

При проектировании электронных схем на основе операционных усилителей (ОУ) необходимо соблюдать несколько правил уже на этапе проектирования и сборки.

Защита ОУ от инверсии полярности напряжения питания и перенапряжения

Подключив операционный усилитель в электронной системе, ни в коем случае нельзя допускать изменения полярности напряжений питания усилителя, как в переходных, так и в аварийных условиях. Если между выводами питания операционного усилителя появляется напряжение с обратной полярностью и значением, превышающим 1 В, это может привести к протеканию больших токов. Следствием этого будет разрушение внутренних металлических соединений, а также части или всей полупроводниковой структуры.

Если существует опасность возникновения такой ситуации, необходимо последовательно включить предохранительный диод между линией питания и выводом питания усилителя (+VCC). Напротив, если существует риск перенапряжения на линиях питания, необходимо включить стабилитрон между выводами питания усилителя, т.е. анод к шине отрицательного напряжения питания или заземления (-VCC или GND) и катод к шине положительного напряжения питания (+VCC).

Читать также:  eSIM и iSIM новая волна IoT устройств

Защита операционного усилителя от возникновения паразитных колебаний и связей — фильтрация питания

Операционные усилители с высокой пропускной способностью, а также те, которые оснащены функцией упреждающей компенсации, особенно подвержены паразитным колебаниям и связям при неправильной фильтрации напряжения питания. Чтобы предотвратить возникновение этих явлений, между выводами операционного усилителя, подключенными к линиям питания, и землей должны быть подключены конденсаторы емкостью 100 нФ (0,1 мкФ).

Для наилучшей фильтрации вместо стандартных керамических конденсаторов лучше выбирать полиэфирные конденсаторы MKT, которые характеризуются меньшей утечкой и лучшей температурной стабильностью в широком диапазоне частот.

Ограничение входного тока операционного усилителя

Если операционный усилитель управляется от источника сигнала с низким внутренним сопротивлением, то последовательно перед входом управляющего сигнала в усилитель необходимо включить ограничивающий резистор максимального входного тока, поступающего в усилитель. Такая обработка играет особенно важную роль, когда входы усилителя выводятся за пределы системы для подключения к электронным схемам, в которых вблизи выходов присутствуют большие значения напряжения. Стоит отметить, что источники электрических сигналов с низким внутренним сопротивлением не угрожают правильному функционированию усилителя, если их напряжения не превышают максимальный диапазон входных напряжений операционного усилителя.

Читать также:  COM-порт и интерфейс USART — связь с ПК

Однако, если происходит отключение напряжения питания операционного усилителя, то, когда на его вход подается сигнал от внешнего источника, то на входе усилителя необходимо добавить изолирующий резистор. Такой резистор также предназначен для увеличения времени разряда конденсаторов, взаимодействующих с операционным усилителем (например, в интегральной схеме), которые опосредуют его входы и выходы, особенно когда емкости этих конденсаторов превышают 100 нФ.

Защита от перегрузки по току на выходе операционного усилителя

Большинство операционных усилителей имеют встроенную защиту выходного каскада, которая защищает усилитель от перегрузки из-за короткого замыкания выхода на землю. В том случае, если выход усилителя выводится за пределы системы и к нему подключены конденсаторы, то необходимо дополнительное включение на выходе последовательного резистора с сопротивлением около 47 Ом, что ограничивает значение тока разряда конденсаторов.

С Уважением, МониторБанк

Добавить комментарий