运算放大电路设计中经常遇到的问题

当选用一款运放搭建单位增益运算放大电路的时候，经常遇到下面的问题，不知道这个问题的来源是什么？

输入信号：

这是正弦信号是比较理想的，波形不存在问题。

输出信号（下面的三幅图片为依次放大后的情况）：

可以看到，在输出信号的波形中，存在细小的波纹。

那么，这种现实是如何出现的呢？

Hi Shiwei,

请问您选用的是哪一款运放？运放的供电是怎样？

三种波形分别来自什么条件下的输出？还是采用三款运放做单位增益？请详细描述下您的应用。

采用的运放为THS4041，供电为±15V。

同一激励源，同一放大电路（图1），输出波形是利用示波器zoom in依次放大后的，为了更清楚的说明波形的问题的。

采用的芯片为THS4041，供电为±15V.

当采用图一的配置实现单位增益时，就会出现前面提到的波形中的波纹；但是，如果在输入通路和反馈通路加入电阻。经过我换电阻测试，2K以上的电阻的话（图2），波形就会正常，不再有小的波纹。

我想问一下：这种现象的根源是什么？为什么加入电阻后就没事了。是因为输入失调电流的影响的么？

不知道我理解的对不对，因为通常添加电阻这种方式，是用来抑制失调电流的。可是反过来说，如果是失调电流的话，不应该是直流指标上的误差吗？为什么会引起示波器所示的高频噪声呢？

你好，

由于运放的输入引脚和输出引脚都存在寄生电容，加上运放内部的主极点，会导致反馈通路出现180度相位延时，导致震荡；而反馈通道串联电阻，会与寄生电容形成RC的低通滤波，减小相位滞后，增加了相位裕度。建议还可以在运放输出脚串接一个小电阻。

那，我用示波器测得的带有波纹的信号，是不是就是教科书中提到的“震荡现象”呢？

你好，

首先输入信号或供电电源本身是有这个频率的噪声信号存在的，在这个频率段没有被滤除掉，而是被放大了。震荡发生在当增益大于等于1时相位滞后180度。

读了各位工程师的答复后，对于放大器稳定有了进一步的理解。但是。我问题的本质就是想知道：①如果一款放大器在手册中被描述为“不具备单位增益稳定”，那么实际上如果我选择适当的小的信号频率，只要满足相位稳定等条件，也是可以实现单位增益的吧？因为我理解的“单位增益稳定”带宽指的是在那个带宽频率处一定是不稳定的，但并不代表所有的频率点都不稳定。如果我理解的有误，还望指出。②在运算放大电路中，对于“振荡”这个概念，一直只是知道，没有与实际的示波器测量现象联系起来，我想知道一般比如正弦振荡的话，我会看到的波形大概是啥样子？

你好，

①如果一款放大器在手册中被描述为“不具备单位增益稳定”，那么实??上如果我选择适当的小的信号频率，只要满足相位稳定等条件，也是可以实现单位增益的吧？因为我理解的“单位增益稳定”带宽指的是在那个带宽频率处一定是不稳定的，但并不代表所有的频率点都不稳定。如果我理解的有误，还望指出。

完全理想情况是可以的。现实是不行的。因为现实条件下，不可能保证系统无扰动无干扰，信号单一频率和电源完全无纹波无噪声，一旦噪声出现在不稳定频段，就会振荡放大。

②在运算放大电路中，对于“振荡”这个概念，一直只是知道，没有与实际的示波器测量现象联系起来，我想知道一般比如正弦振荡的话，我会看到的波形大概是啥样子？

所谓的震荡就是输出的信号与反馈到输入端的信号波形正向增大，而增益是大于1的，信号到输出端继续被放大，依次下去。波形上即是振荡频率与有用信号的叠加。

谢谢，GET

Hi Shiwei,

根据您的现象，我认为也可能是电源退耦没有做好导致发生波形的“振荡”。

利用手头的板子，我做了两个实验；供电电源+-15V线性电源，输入20Vpp，1MHz；

第一组是不加电源去耦电容，同时反馈回路加入datasheet中建议的200Ω电阻，波形如下：

第二组是加10nF电源去耦电容，同时反馈回路加入datasheet中建议的200Ω电阻，波形如下：

如果你+-15V采用的是开关电源供电，建议多并几组去耦电容来减小电源的影响；同时去耦电容的位置要离运放电源的管脚尽可能近。