运放补偿电路

① 运放电路设计步骤

偏置电流如何补偿

对于我们常用的反相运算放大器，其典型电路如下：

在这种情况下，R3为平衡电阻，这样，在可以很好的保证运放的电流补偿，使正负端偏置电流相等。若这些运算放大器知识你注意到了时，甚至取值更大时，会产生更大的噪声和飘溢。但是，应大于输入信号源的内阻。

善于思考的工程师都会想到，当为同相放大器的时候，其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路：

当计算出的Rp为负值时，需要将该电阻移动到正相端，与R1串联在输入端。

这里额外多插入一句，同相比例运放具有高输入阻抗，低输出阻抗的特性，广泛应用在前置运放电路中。

调零电路的问题   

今天运放已经发展的很迅速，附注功能各式各样，例如有些运放已经具有了调零的外接端口，此时依据数据手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。例如LF356运放，其典型电路如下：

另外一些低成本的运放或许不带这些自动调节功能，那么作为设计师的我们也不为难，通过简单的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。

当要进行通常在补偿电路中增加一个三极管电路，利用PN结的温度特性，完成运放的温度补偿。例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K反馈电阻之间

② 我想知道功放电路中的温度补偿电路的工作原理

功放电路中复的温度补偿电路制的工作原理是在热敏电阻之后，通过一个可调电位器连接到运放电路，由该放大电路负端与电路输出端相连。该电路结构简单，准确可靠，可适用于对温度值漂移大的敏感元件进行温度补偿。

在一些电子产品中，会用到一些正温度系数和负温度系数的电子元件，以电阻为例正温度系数的随温度升高，电阻值升高，负温度系数的正好相反。

应用中比如做一块传感器，如果单用一种温度系数的元件，误差相对会比较大，如果用正负温度系数的元件相结合，正好正负相平衡，误差相对会比较小。

(2)运放补偿电路扩展阅读

一种温度补偿电路，其包含：

1、第一振荡器，用以提供一第一时脉信号；

2、计时器，电连接于该第一振荡器，系设定一段特定时间并进行计时；

3、电压调节器，用以产生一固定电压；

4、第二振荡器，电连接于该电压调节器，用以提供一第二时脉信号；

5、计数器，电连接于该第二振荡器，系根据该第二时脉信号而于该特定时间内进行计数，以得致一计数值，进而得致该第二振荡器的频率，以进行温度补偿。

③ 运放为什么需要补偿电路

刚刚回答了一个类似的问题，现在来回答你的问题。首先我要确认你说的补偿电路时RC并联反馈补偿。如果是，请往下看。
一般运放电路会接一个反馈电阻，构成负反馈，原理很简单，想必楼主知道不多说。下面我说一下为什么还要并联一个电容，也就是构成所谓的补偿电路。
一般线性工作的放大器(即引入负反馈的放大电路)的输入寄生电容Cs会影响电路的稳定性。放大器的输入端一般存在约几皮法的寄生电容Cs，这个电容包括运放的输入电容和布线分布电容，它与反馈电阻Rf组成一个滞后网络，引起输出电压相位滞后，当输入信号的频率很高时，Cs的旁路作用使放大器的高频响应变差，其频带的上限频率约为：ωh=1／(2πRfCs)若Rf的阻值较大，放大器的上限频率就将严重下降，同时Cs、Rf引入的附加滞后相位可能引起寄生振荡，因而会引起严重的稳定性问题。对此，有两个解决方法。一个简单的解决方法是减小Rf的阻值，使ωh高出实际应用的频率范围，但这种方法将使运算放大器的电压放大倍数下降(因Av=-Rf/Rin)。为了保持放大电路的电压放大倍数较高，更通用的方法是在Rf上并接一个补偿电容Cf，使RinCf网络与RfCs网络构成相位补偿。RinCf将引起输出电压相位超前，由于不能准确知道Cs的值，所以相位超前量与滞后量不可能得到完全补偿，一般是采用可变电容Cf，用实验和调整Cf的方法使附加相移最小。若Rf=10kΩ,Cf的典型值丝边3～10pF。对于电压跟随器而言，其Cf值可以稍大一些。
希望你能看懂，呵呵。说简单一点，为了消除自激振荡加了电容C做为超前补偿。

④ 运放的自激和频率补偿是什么意思

运放的自激的定义
如果把一个放大器装好之后,接通它们需要的直流电源,并使放大器的输入信号为零,这时,如果可以在示波器上观察到输出端有周期性的波形,那么这个放大器产生的现象即为自激.这时在无输入信号便于工作有输出的情况下理论上可以认为放大器的放大倍数为无穷大.
自激在有的时候是好事,如在需要自激产生的自激振荡电路中,当有时也是坏事,需要根本具体的情况来定.
自激产生的条件
无论是在需要自激的情况下产生的自激还是在不需要的时候产生的.其自激的产生是有一定的条件的,只有弄清楚产生自激的原理,才能去产生或去避免.
当满足 的条件时,就会产生自激.
运放的自激的消除
1.在放大路中采用外部相伴补偿电路消除自激. 2.运算放大器应采用高质量的比例式插座,所有无源器件均接在插座附近,元器件引线应尽量短,且必须就近接地. 3.正负直流电源应采用高质量的比例式插座,所有无源器件均接在插座附近,元器件引线应尽量短,且必须就近接地. 4.印制板的地线布置要注意,总的说来地线越靠近插座越便于元件引线就近接地.地线要粗一些,但不宜大面积布地线,平行,垂直走向地线的拐角处用弧形.
频率补偿的定义
使反馈系统稳定的主要方法是频率补偿.频率补偿是采用一定的手段改变集成运放的频率响应,使,从而在破坏作.
频率补偿的常用方法
常用的办法是频率补偿法.频率补偿的根本思想就是在基本电路或反馈网络中添加一些元件来改变反馈放大电路的开环频率特性(主要是把高频时最小极点频率与其相近的极点频率的间距拉大),破坏自激振荡条件,经保证闭环稳定工作,并满足要求的稳定裕度,实际工作中常采用的方法是在基本放大器中接入由电容或RC元件组成的补偿电路,来消去自激振荡.

⑤ 运放输入补偿电容在电路中有什么作用

运放输入端的电容不是作补偿用的。而是为了消除高频干扰，以提高运放工作的稳定性。

⑥ 差分运放如何相位补偿

一般对于两级或者多级的运放才需要补偿。一般采用密勒补偿。
例如两级的全差分运放和两级的双端输入单端输出的运放，都可以采用密勒补偿，在第二级（输出级）进行补偿。区别在于：对于全差分运放，两个输出级都要进行补偿，而对于单端输出的两级运放，只要一个密勒补偿。

⑦ 运放为什么需要偏置电路

运放是高电压增益的多级直接耦合放大器，具有极高的电压放大倍数。
信号传输过程中产生附加相移。在没有输入电压的情况下，而有一定频率、一定幅度的输出电压，产生自激振荡。
所以需外接补偿电路以消除自激振荡。

⑧ 请问运放的输入补偿电压是输入失调电压吗

虽然两者在数字上比较接近，但“输入失调电压”是运放的特性指标，“输入补偿电压”是外围电路的参数。

⑨ 一级单端输出运放怎么补偿镜像极点

运放增益是随着电输入的电压增大而增加的，看下面为你细细道
电流反馈放大器不受基本增益带宽积的限制，随着信号幅度的增加，带宽的损失非常小。因为可以在最小失真的条件下对大信号进行调节，这些放大器在非常高的频率下通常都具有优异的线性度。而电压反馈放大器的带宽随着增益的增加降低，电流反馈放大器在很宽的增益范围上维持其大部分带宽不变。
正因为如此，准确地说，电流反馈运放没有增益带宽积的限制。当然，电流反馈运放也不是无限快，其压摆率(Slew Rate)不受内部偏置电流的限制，但受三极管本身的速度限制。对给定的偏置电流，这就容许不用通常可能影响稳定性的正反馈或其方法来获得较大的压摆率。
那么如何构建这些电路呢？电流反馈运放具有一个与差分对相对的输入缓冲器，该输入缓冲器大多数情况下常常是射极跟随器或其它非常类似的电路。正相输入端具有高阻抗，而缓冲器的输出，即放大器的反相输入具有低阻抗。相比之下，电压反馈放大器的输入都是高阻。
电流反馈运放的输出是电压，并且它与流出或流入运放的反相输入端的电流有关，这由称为互阻抗(transimpedance)的复杂函数Z(s)来表示(图1)。在直流时，互阻抗是一个非常大的数，并且像电压反馈运放一样，它随着频率的增加具有单极点滚降特性。
电流反馈运放灵活性的关键之一是具有可调节的带宽和可调节的稳定性。因为反馈电阻的数值实际上改变放大器的交流环路的动态特性，所以能够影响带宽和稳定性两个方面。加之具有非常高的压摆率和基于反馈电阻的可调节带宽，你可以获得与器件的小信号带宽非常接近的大信号带宽。在甚至更好的情况下，该带宽在很宽的增益范围内大部分都维持不变。而因为具有固有的线性度，你也可以在高频大信号时获得较低的失真。
如何发现最佳的反馈电阻RF
由于放大器的交流特性部分地取决于反馈电阻，这就让我们能够针对每一个特定的应用“量身定制”放大器。降低反馈电阻的数值将提升环路增益。为了保持稳定性和最大的带宽，在低增益时，反馈电阻要设置为较高的数值；随着增益的上升，环路增益自然降低。如果需要高的增益，可以利用较小的反馈电阻来部分地恢复环路增益。

图1：具有Z(s)和反馈电阻的电路示意图

图2：能够体现LMH6714特色的不同RF条件下的频率响应
在图2中你可以看到随着你改变反馈电阻带宽所发生的变化。在右手曲线的远处，反馈电阻RF等于147Ω，你可以看到频率响应具有相当大的峰值。该曲线也具有最高的带宽。减小该电阻到远远低于这个147Ω，会导致你的脉冲响应出现振铃，如果再进一步减小该电阻，实际上就会发生振荡。RF等于300Ω的曲线具有优异的平坦度和增益，并仍然具有与峰值频率响应可比的良好带宽。
所以，我们不必牺牲太多的带宽就已经获得了很高的稳定性。利用600Ω的反馈电阻，你就能调节回你的频率响应。例如，如果一个应用仅仅需要5060MHz的带宽，在该频段内的任何信号都会对噪声有所贡献，你可以利用反馈电阻来调节你的器件的频率响应。在如此有限的带宽内，利用如此高速的放大器的原因在于它提供优异的信号保真度。

图3：建议反馈电阻与正相增益的关系
图3来自相同器件的数据表，该图说明了对给定正相增益的推荐反馈电阻。正如预期的那样，对增益为2的放大器推荐采用300Ω的电阻，它具有最佳的增益平坦度、建立时间和速度的组合。此外，从该图中可以看到，对增益为1的放大器需要采用600Ω的反馈电阻来获得最优化的性能。这是因为环路增益非常高，较大的电阻值对于稳定性是必需的。这就是与电压反馈架构的主要差异。电流反馈放大器在使用时不能把输出与反相输入短路连接。
数据表上指定的最常用的电阻是针对增益为2的放大器。然而，你可以从图2中看到，你最终使用的实际数值有很大的灵活性，在数据表中所推荐的数值是在性能表和曲线中公布的规范所使用的数值。
如图3所示，对于增益为5的放大器，RF下降到200Ω。该增益设置电阻现在仅仅是50Ω，所以我们获得的输入缓冲电阻和增益设置电阻的值相近。这就降低了运放的闭环互阻抗，并将随着增益的提高而开始限制带宽。在增益为8时，我们要把反馈电阻提高到275Ω。对于更高的增益，一旦不能降低反馈电阻来提高增益，带宽将受到损失，而且放大器开始呈现电压反馈放大器的特性。
电路板的布局
一般来说，在电流反馈放大器或高速器件的应用中，要仔细考虑的事情之一就是电路板的布局设计。表面安装的陶瓷电源旁路电容要非常靠近该器件，典型距离小于3mm。如果需要更大的电容，可以在电路板上较远的地方布置电解电容。电路板上常常有电压调节器，这时，在电压调节器供应商推荐的电解电容之外，不必要采用额外的电解电容。
布置在放大器附近的小陶瓷旁路电容为放大器的高频响应提供能量。根据放大器的速度和被放大的信号速度，可能要采用两个数值大约相差10倍的陶瓷电容。例如，一个400MHz的放大器可能采用并连安装的0.01uF和1nF电容。
当购买电容时，核查其自谐振频率至关重要，自谐振频率在此频率(400MHz)上下的电容毫无益处。地和电源层有助于为地电流和电源电流两者提供低的阻抗路径，在放大器的输入和输出引脚以及反馈电阻的下面，要避免走地和电源层，这样做有助于通过减小不想要的寄生电容来维持放大器的稳定性。
要在可能的地方尝试采用表面贴装器件，这些器件提供最佳的性能并占用的电路板空间也最小。电路板的布线应该保持尽可能地短，并应该调整其长宽以最小化寄生效应。在电源布线上，最坏的寄生特性是直流电阻和自感，所以电源布线要尽可能地宽。另一方面，输入和输出连接线常常承载非常小的电流，所以容性寄生效应对它们的危害最大。对于超过25px的信号路径，最好采用受控阻抗和两端终接(匹配电阻)的传输线。
因为无法避免小量的寄生负载，电流反馈放大器的反馈电阻为特殊应用提供调整放大器性能的灵活性。面对真正具有挑战性的电路板设计，即使采用非常大的反馈电阻可能也是不够的。
驱动容性负载

图4：利用串联输出电阻实现对容性负载的隔离
如图4所示，通过引入一个电阻(ROUT)，放大器几乎可以驱动任何大小的电容而没有稳定性问题。这是电压和电流两种反馈放大器常用的技术，当驱动高速模/数转换器时，该技术特别有用。ROUT电阻被放置在运放和容性负载(即ADC)之间。只要电路板空间允许，要把电阻靠近放大器放置。

图5：LMH6738推荐的ROUT与容性负载的对比
在图5中，图表上的曲线显示了根据电容大小建议的ROUT电阻数值。该图表是根据1kΩ的阻性负载绘制的。如果RL的数值较小，ROUT也可以更小。另一个选项是把ROUT放在反馈环之内(图中没有标出)。你可以把RF连接到隔离电阻的输出侧，而不是图中ROUT和放大器之间用RF连接。这样做将保持增益的精度，但是跟在其它例子中一样，你将仍然在隔离电阻上损失相同大小的电压摆幅。尽管该技术确实有其缺陷，但应该这样实现。
因为电阻和电容形成一种低通滤波器，对于这种电路的应用，存在某种带宽的损失。实际应用表明，无论电阻阻值多大，电容越大就越难驱动，并降低带宽。
降低系统噪声
如果你正在构建一种IF放大器或低频RF放大器，那么把噪声最小化就特别重要。利用电流反馈放大器，增加反馈电阻常常能减小系统的噪声，这是因为频率响应衰减得比电阻噪声的上升要快。
为了减小跟随放大器电路的那部分噪声，非常重要的一点是仅仅采用必需的带宽，而不要选用超过应用需求的带宽。除了采用反馈电阻的最佳数值之外，你可以给电路添加附加的滤波电路。
利用Sallen-Key滤波器拓扑，滤波器常常可以被恰当地合并到放大器的反馈网络中。如果可能的话，交流耦合将有助于消除低频噪声，那常常就是所谓的1/f噪声，目标是滤除在你的放大带宽之外的所有噪声。从系统的层面考虑，要求在电路中尽早布置最低噪声和最高增益的模块。你提高增益越早，其后噪声对你的信号的影响就越小。如果可能的话，要避免大的信号源电阻，电阻增加的热噪声与电阻值成正比。
电压反馈放大器的优势
如果比较电流反馈和电压反馈两种放大器，你会发现电压反馈放大器在某些方面可能具有一定优势。利用电流反馈拓扑，输入偏置电流并没有系统地匹配。正相输入比反相输入阻抗更大—通常具有更低的输入偏置电流。反相输入偏置电流通常将比较大，如果偏置电流必须流过大阻值的电阻的话，这样做可能导致输入电压的偏移。
在电流反馈器件上的偏移电压可以被匹配并使之相当小，但从系统的观点看，它们不可能完全为零。所以，虽然典型的电流反馈放大器的偏置电压可以被设计得非常好，但是它将随着正常的工艺批号及温度而变化比较大。如果需要非常高精度的输入偏置电压，那么电压反馈放大器通常是比较好的选择。
电流反馈放大器的缓冲器配置需要一个反馈电阻，而电压反馈放大器可以采取直接短路连接。这样做通常没有问题，除非在设计中取代现有的电压反馈放大器。最后，在电流反馈放大器的反馈环路中，电容会引起不稳定性。一些常用的电路拓扑不适合于电流反馈放大器，对于大多数这些电路，需要重新设计电路板，以使之满足电流反馈放大器工作的要求。

⑩ 分析运算放大器的频率特性及其稳定性问题，综述频率补偿的一般措施。

运算放大器实际使用接成负反馈形式时，有时会产生自激振荡现象，这将影响正常的使用。这负反馈有180°相位变化。运算放大器的频率特性是指输出的幅度和相位随输入频率变化而变化的性质。如图1所示，在低频时幅度和相位都保持不变，当频率升高时，幅度开始下降，同时发生相移。这是由于运放中的结点有寄生电容，当频率低时寄生电容不明显。当频率升高时寄生电容和结点输出电阻就构成RC滤波器，造成输出幅度下降，相位移动，这就称为运放的极点。运放一般具有2个极点以上，而每个极点能产生90°的相移。每个极点贡献－20dB的幅度变化。
如图2所示三级运放的频率特性图可知，运放有可能在幅度在大于0dB（即增益大于1）时，已经产生180°相移，加上负反馈的180°相移，就有了360°的相移，负反馈成了正反馈，且增益大于1。由巴克豪森的振荡判据可知，运放产生了振荡，不能正常使用。
为防止运放同时满足巴克豪森的振荡的两个条件，需要运放在幅度下降到0dB前相移小于180°。这通常有两种方法。一是，压低第一极点的频率，从而让幅度下降到0dB时的频率降低。当相移达到180°时，幅度增益小于1，也就是增益降为1时，相移没有达到180°，不能产生振荡。压低第一极点的频率的同时也降低了运放的带宽，所以这是以带宽换取相位裕度。实现方法是在主极点处并联接一个大电容到地，让主极点向原点靠近。实际应用是用密勒电容来代替这个大电容，密勒电容的补偿结构避免使用大电容，节省芯片面积，同时密勒电容接法是电压负反馈，降低了输出电阻，从而增大了输出极点。所以密勒补偿降低了第一极点，同时增大第二极点。比并联接一个大电容到地的补偿方法提供更大的带宽。二是，产生一个零点去抵消第二极点，极点产生相位延后，而零点具有相位超前的作用，产生相位补偿。实现方法是在第一极点后接电阻串联电容到地的电路。由电阻电容串联得 ，产生了一个零点，通过调整电阻阻值让其等于第二极点，从而抵消第二极点。同时也降低了第一极点。实现频率补偿。为了防止运放在应用时产生振荡，还需要预留一定的相位裕度，同时由二阶系统响应测试知道，相位裕度至少要45°，最好是60°。通过上面两种方法将增益降为0dB时，相移控制在135°（最好是120°）以内就保证运放稳定工作，实现频率补偿。