op37運(yùn)算放大器引腳圖與op37功放應(yīng)用案例分析

　　op37運(yùn)算放大器產(chǎn)品詳情

　　op37可提供與OP27一樣的高性能，但前者的設(shè)計(jì)針對增益大于5的電路進(jìn)行了優(yōu)化。這一設(shè)計(jì)變更將壓擺率提高到17V/µs，并將增益帶寬積提高到63 MHz。

　　op37不僅具有OP07的低失調(diào)電壓和漂移特性，而且速度更高、噪聲更低。失調(diào)電壓低至25 µV，最大漂移為0.6 µV/°C，因而該器件是精密儀器儀表應(yīng)用的理想之選。極低噪聲（10Hz時(shí)en=3.5nV/Hz）、低1/f噪聲轉(zhuǎn)折頻率（2.7Hz）以及高增益（180萬），能夠使低電平信號得到精確的高增益放大。

　　利用偏置電流消除電路，op37可實(shí)現(xiàn)±10nA的低輸入偏置電流和7nA的失調(diào)電流。在整個(gè)軍用溫度范圍內(nèi)，它通?？梢詫B和IOS分別保持在±20nA和15nA。

　　輸出級具有良好的負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。±10V保證擺幅（600 Ω負(fù)載）和低輸出失真使op37成為專業(yè)音頻應(yīng)用的絕佳選擇。

　　op37引腳圖與優(yōu)勢

　　op37功放應(yīng)用案例分析

　　在沒有更好的測量運(yùn)算放大器的情況下，實(shí)現(xiàn)測量放大器的最好的解決方案就是應(yīng)用通用集成運(yùn)算放大器中的精密集成運(yùn)算放大器OP07/PO37。為了充分發(fā)揮OP07/op37的性能，要將op37/OP07的調(diào)零電路包括在測量放大器的電路之內(nèi)。實(shí)際的測量放大器電路如圖：

　　為了改善集成運(yùn)算放大器的電源阻抗，在沒個(gè)集成運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源端，對地均接有用于旁路的2.2uf的陶瓷貼片電容器；為了能達(dá)到1~1000倍的增益可調(diào)并且是精確調(diào)節(jié)，增益調(diào)節(jié)電阻由三只不同阻值的可調(diào)電阻串聯(lián)而成。

　　一、元器件參數(shù)的選取和確定

　　集成運(yùn)算放大器選用OP07/op37，但是不同廠家生產(chǎn)的OP07/op37的具體參數(shù)略有不同，如MAXIM的OP07/op37就比TI的OP07/op37性能好一點(diǎn)。因此應(yīng)將所有的OP07生產(chǎn)廠家的OP07技術(shù)數(shù)據(jù)全部收集起來，仔細(xì)分析，再?zèng)Q定采用那個(gè)廠商的OP07/op37。當(dāng)然，如果沒有非常特殊的要求，則所有的OP07均可以滿足性能要求。

　　測量放大器中所有電阻的選擇方法如下。

　　差動(dòng)放大器的輸入電阻、反饋電阻和匹配電阻均應(yīng)選擇0.1%的精度，如果選擇1%~5%精度的電阻，則其共模抑制比將大大衰減。非常幸運(yùn)的是，當(dāng)時(shí)我們手頭剛好有誤差環(huán)為藍(lán)環(huán)，即精度為0.2%的10K電阻，這是能夠獲得高共模抑制比的非常有利的條件，否則要在成百上千只誤差為1%的的電阻中精選出四只容差只能達(dá)到0.1%以內(nèi)的電阻。其工作量、所需要的測試儀器以及測試條件可想而知。

　　信號轉(zhuǎn)換電路選用的電阻的精度為1%。在設(shè)置匹配電阻時(shí)，通過精選，選擇出阻值容差接近0.2%的電阻。目的就是要盡可能的確保信號變換的對稱性，盡可能的減少共模噪聲的混入。

　　穩(wěn)壓電源電路選擇1%精度的電阻，利用多只輔助電阻調(diào)節(jié)正、負(fù)輸出電壓的精度與容差。

　　由于在電子設(shè)計(jì)競賽中僅僅是制作單個(gè)樣品，所以上述措施是切實(shí)可行的。但在大批量生產(chǎn)時(shí)，通過精選電阻的容差將是不可取的。

　　二、工藝結(jié)構(gòu)的確定

　　這個(gè)試題對電路及其所屬的連線等要求非常嚴(yán)格，工藝結(jié)構(gòu)的好與壞直接決定著最終電路的性能。

　?。?）1m連線的解決方案：按競賽要求，從信號源到測量放大器之間用1m連線相連接。如果處理不好，則經(jīng)過這1m連線后，盡管信號源一側(cè)基本上沒有什么噪聲成分，而在測量放大器一側(cè)，信號中將可能混入客觀的噪聲，其主要原因就是空間的電磁場在這1m連線所包圍的空間內(nèi)感應(yīng)的噪聲信號。考慮到雙絞線不僅簡單實(shí)用，而且抗干擾性能也非常優(yōu)異，因此，本設(shè)計(jì)采用的是雙絞線形式的膠質(zhì)線。

　?。?）集成穩(wěn)壓器：選擇1.5A輸出的LM317和LM337，以確保具有足夠的散熱能力和盡可能低的由于結(jié)溫導(dǎo)致的輸出電壓的變化。（上一篇博文中的電源便可）

　?。?）自制變壓器：為了獲得良好的抗電磁干擾性能，變壓器采用次級繞組雙靜電屏蔽的方式。

　?。?）自制電路板：使測量放大器和穩(wěn)壓電源的性能與理論值非常接近。

　　將所有的電路板均固定在一塊大的環(huán)氧樹脂上，防止由于各種電路板的活動(dòng)而造成的不必要的噪聲。

　　三、測量放大器的電磁兼容與電路板設(shè)計(jì)

　　盡管有了測量放大器的設(shè)計(jì)電路和元器件參數(shù)，但是如果沒有良好的電路板設(shè)計(jì)，也不會(huì)得到良好的測試結(jié)果。在這里，電磁兼容與電路板設(shè)計(jì)及其重要！電路板必須融入電磁兼容設(shè)計(jì)。

　　首先，如果沒有很好的單層電路板的電磁兼容設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，則應(yīng)選擇具有大平面地雙層電路板設(shè)計(jì)，這樣可以盡可能的降低接地的阻抗，盡可能地降低因接地阻抗而引起的附加噪聲。

　　第二，良好的元器件排布。盡可能地縮短走線長度；避免輸入與輸出之間的有害的耦合，按電路圖的結(jié)構(gòu)安排集成運(yùn)算放大器的位置，以盡可能地縮短走線；輸入與輸出之間的走線盡可能的遠(yuǎn)離。

　　第三，根據(jù)測量放大器的高輸入阻抗的特點(diǎn)，對所有的集成運(yùn)算放大器的輸入端均采用屏蔽環(huán)的屏蔽措施，以屏蔽掉由于電路板的阻抗將臨近引腳的信號引進(jìn)輸入端而成為噪聲入侵的途徑。

　　第四，如果正、負(fù)電源線無法排布，則可將正、負(fù)電源線布置在大平面地的一側(cè)。但是需要另行布線，不能破壞大平面地的結(jié)構(gòu)，可以用連線的方式將正、負(fù)電源連接到集成運(yùn)算放大器的正、負(fù)電源端。

　　四、制作調(diào)試要點(diǎn)

　　1、集成電路的安裝

　　為了避免由于集成電路插座接觸不良所造成的失誤，在制作時(shí)應(yīng)將集成電路直接焊接在電路板上。這是通過多次電子設(shè)計(jì)競賽和科研項(xiàng)目總結(jié)出的教訓(xùn)。

　　2、連接形式

　　所有的連線，雙股的采用雙絞線形式；三股的采用絞線形式或編小辮的方式，以盡可能地降低連線回路的寄生電感并抵消外界電磁干擾。電源線，選用紅色作為正輸出線；黑色作為公共參考端（GND）；藍(lán)色作為負(fù)輸出線；棕色作為交流輸出線；一對綠色線作為信號線。這樣所有的連線需要連接到何處便清晰明了，可以有效的防止接線錯(cuò)誤。

　　需要注意的是，電路板上的沒個(gè)接線端子均需要標(biāo)注清楚，以免接錯(cuò)。

　　3、測量放大器的調(diào)試

　　測量放大器的調(diào)試是最重要的調(diào)試過程，需要非常嚴(yán)謹(jǐn)。

　?。?）輸出電壓調(diào)零。首先將差動(dòng)輸入端短接到GND，調(diào)節(jié)增益調(diào)節(jié)電阻中的1M、5.1K可調(diào)電阻的阻值為零。然后分別調(diào)節(jié)兩個(gè)輸入級的調(diào)零電阻，使相應(yīng)的集成運(yùn)算放大器的輸出電壓為零。最后調(diào)節(jié)后級的差動(dòng)放大器的調(diào)零電阻，使測量放大器的輸出為零。

　　（2）輸出電壓增益的調(diào)試。將橋式電阻網(wǎng)絡(luò)與信號變換電路的輸入端相連接；將信號變換電路的輸出端與測量放大器相連接，調(diào)節(jié)橋式電阻網(wǎng)絡(luò)的可調(diào)電阻，使之信號變換電路的輸出電壓為5mV，測量輸出電壓；調(diào)節(jié)輸出電壓增益調(diào)節(jié)電阻，使輸出測量放大器的電壓不低于5V，實(shí)現(xiàn)測量放大器的增益在1000倍以上。

　?。?）輸出噪聲電壓的測試。將測量放大器輸入端經(jīng)過1m連接線對GND短接，測量放大器輸出電壓值即為噪聲電壓值。噪聲電壓值分為直流分量和交流分量疊加的峰值，需要在示波器的直流耦合條件下測試，或用截至頻率比較高的峰值電壓表測試。如果僅僅用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量，則將丟失交流分量；如果用交流電壓檔測量，則將丟失直流分量。

　?。?）帶寬的測試。首先將5mV的直流電壓接到測量運(yùn)算放大器的輸入端，用示波器測試輸出電壓幅度；然后將5mV交流信號接到測量放大器輸入端，從10Hz頻率起，增加交流信號源的頻率。用示波器測量放大器輸出電壓。直至輸出測量電壓降到10Hz條件下的0.707倍，此時(shí)的頻率值即為測量放大器的帶寬。一般情況下，測量放大器的帶寬約為集成運(yùn)算放大器單位增益帶寬的1/1000，例如，若集成運(yùn)算放大器單位增益帶寬為300KHz，則測量放大器的帶寬最寬為300Hz。

　　（5）輸出電壓幅值的測試。將信號源的頻率調(diào)節(jié)到測量放大器截至頻率的1/5以下，如50Hz，電壓幅值為5mV，用示波器觀察測量放大器的輸出電壓波形。逐步增加信號源輸出電壓幅值，直至測量放大器輸出出現(xiàn)削波失真前。測量測量放大器的輸出電壓幅值（單峰值），一般情況下，其輸出電壓幅值可達(dá)到11-13V，大于10V的競賽要求。這里的關(guān)鍵是，電源電壓應(yīng)高于±13V，如果選用±12V，則輸出電壓的幅值有可能達(dá)不到10V。

　　（6）共模抑制比的測試。將測量放大器的兩個(gè)輸入端短接，并連接到10V的直流電壓，測量測量放大器輸出電壓的變化值，這個(gè)直流電壓變化值與10V的共模輸入電壓的比值就是共模抑制比。