3.7 集成运放的使用

 

3.7 集成运放的使用

集成运放是电子电路中常用的组件，正确使用和保护集成运放对于确保电路的稳定性和性能至关重要。本节将介绍使用集成运放时必须进行的工作以及运放的保护措施。

3.7.1 使用时必做的工作

一、集成运放的外引线（管脚）

集成运放常见的封装类型包括金属壳封装和双列直插式封装。双列直插式封装较为常用，包括8、10、12、14、16等多种管脚配置。使用前，必须通过相关手册或数据表准确识别各个管脚的功能，以确保正确连线。

二、参数测量

在使用新的或未知状态的运放之前，应通过简易测试方法来判断其是否正常。使用万用表的适当档位（如×100Ω或×1kΩ挡）检测运放各管脚间是否存在短路或断路现象。如有条件，还应使用专门的测试设备来测量运放的主要性能参数，确保其满足设计要求。

三、调零和设置偏置电压

大多数运放在输入为零时输出不为零，这是由于存在失调电压和失调电流。对于没有内置自动稳零功能的运放，通常需要外接调零电路来校正这一偏差。对于单电源供电的运放，还需在输入端加入直流偏置电压，确保运放能够有效放大正负方向的信号。如图3.7.2所示，可以通过调整偏置电路中的电阻值来优化Q点的位置。

四、消除自激振荡

为防止电路产生自激振荡并减少电源共用引起的相互干扰，建议在运放的电源引脚添加去耦电容。去耦通常使用一个大容量和一个小容量的电容并联于电源正负极。此外，根据运放的具体型号和应用，可能还需要外接频率补偿电容来优化运放的频率响应。

使用集成运放的保护措施

在使用集成运放时，采取适当的保护措施是必要的，这包括：

• 静电保护：在操作集成运放时采取适当的防静电措施，以防止静电损坏。
• 热保护：避免过热，确保运放在允许的温度范围内工作。
• 电流过载保护：确保运放不会因过大的输入或输出电流而损坏。
• 正确的布线：确保电路的布线符合设计规范，尤其是关于地线和信号线的布局，以减少噪声和干扰。

正确使用和保护集成运放不仅能延长其使用寿命，还能保证电路设计的性能和可靠性。通过遵循这些基本的使用和保护指南，设计者可以最大化地发挥集成运放的性能，提高整个电路的效率和稳定性。

 

3.7.2 保护措施

集成运放在使用过程中可能因多种原因受损，主要包括输入信号过大、电源电压极性接反或过高以及输出端不当连接。以下是针对这些情况的常见保护措施。

输入保护

差模电压保护

如图3.7.4所示，通过在输入端加入稳压管 (如Zener二极管 D₂) 和限流电阻 R，可以防止过大的差模电压损坏运放。这种配置帮助稳定过高的输入电压，限流电阻 R 起到减小通过稳压管流动电流的作用，保护运放不受过大电压影响。

共模电压保护

图中还可能包含一个防止共模电压过大的电路，通常使用二极管来阻止超出规定范围的电压影响运放。当输入电压超过运放的共模输入范围时，二极管导通，将多余电压导入地线或电源，从而保护运放。

输出保护

输出端保护通常通过在输出端与负载之间添加限流电阻和稳压管来实现。限流电阻 R 用于限制流向负载的电流，而稳压管 D₁ 用于限制输出电压不超过其稳定压降，防止过大的电流或电压损坏负载或运放。如图3.7.4所示，这种配置既保护了负载，也保护了运放。

电源端保护

为防止电源极性接反的损害，可以在电源线上串联二极管，如图3.7.5所示。二极管的单向导电性能确保即使电源接反，电流也不会流向运放，从而保护运放不受电源错误接线的影响。

这些保护措施虽然简单，但非常有效，能够显著提高运放的可靠性和电路的安全性。在设计含有集成运放的电路时，应考虑加入适当的保护措施，以避免常见的损坏原因，确保电路长期稳定运行。