确定频率下提高运算放大器电路稳定性的方法技术

本发明专利技术确定频率下提高运算放大器电路稳定性的方法，包括运算放大器电路，其特点是，在运算放大器正反馈回路上附加或改变成电阻电容串联支路，在运算放大器负反馈回路并或改变成电阻电容并联支路；还包括参考点是虚地端的情况下，在运算放大器的正、负输入端与地端各连接电阻、电容并联电路，同时，将连接在运算放大器正输入端与虚地端间的电阻电容并联电路变换成等值的电阻电容串联电路。本发明专利技术电路简单可靠，既能保证运算放大器电路稳定性，又能使运算准确度大大提高，而使用的工作频率也大大提高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于运算放大器电路的方法，特别涉及一种在确定频率情况下提高运算放大器电路稳定性的方法。众所周知，运算放大器已被广泛应用于各种领域，如电磁检测、电量放大电压移相和量值变换，积分和微分电路，有源互感器，有源补偿电路，模拟标准器传感器电路以及高精度导纳箱和构成高精度电桥有源部件等，其中有对运算电路准确性和稳定性要求都很高的当然首推国防部门和计量部门。但是有些放大器在直流或低频使用时确显示出高的开环增益，当使用频率升高时，其有效的开环增益会显著下降并带来相位漂移，常常不能满足客观需要。事实上，放大器的稳定性与其开环增益密切相关、放大器内的放大级数目越多，移相的机会就越多，稳定性就会越差。为了提高运算放大器的准确性，常在运算放大器基本电路的基础上，附加更多的运算放大器电路，使电路复杂。但是，实践证明，运算放大器电路复杂就越容易发生振荡(非工作频率的振荡)，带来了更多的运算放大器电路稳定性的问题。本专利技术的目的是为了解决现有运算放大器电路稳定性的问题，而提出的一种在确定的使用频率下，通过在运算放大器电路正反馈电路上附加或改变成电阻电容串联支路，在负反馈回路上并接或改变成电阻电容并联支路，或在参考电压为虚地端情况下将与虚地端连接的电阻电容并联改为串联，从而使确定频率下的运算放大器闭环，避免发生非工作频率的振荡的。实现本专利技术目的的技术方案是，包括运算放大器电路，其特点是，在所述的运算放大器正反馈回路上附加或将原电阻/电容元件支路等效改变成一电阻电容串联支路；在所述的运算放大器负反馈回路上附加或将回路内原阻抗元件支路等效改变成一电阻电容并联支路。上述，其中，在保持运算放大器电路基本运算关系的情况下，其正反馈回路上附加的电阻电容串联支路的等效导纳值与负反馈回路上附加的电阻电容并联支路的等效导纳值相等或成确定比例。上述，其中，所述的成确定比例是指原型电路中放大器正输入端结点总导纳值与负输入端结点总导纳值不相等时，总导纳值间存在的确定比例。上述，其中，还包括参考点是虚地端的情况下，在运算放大器的正，负输入端与接地端各连接一电阻电容并联支路。上述，其中，在参考点是虚地端的运算放大器的正、负输入端与接地端连接的两电阻电容并联支路，在保持运算放大器电路基本运算关系的情况下，其电容值与电容值相等或成正比例，其电阻值与电阻值相等或成对应的反比例。上述，其中，所述的成正比例或成反比例是指原型电路中放大器正输入端结点总导纳值与负输入端结点总导纳值不相等时，总导纳值间存在的确定比例。上述，其中，还包括参考点是虚地端的情况下，在运算放大器的正、负输入端与地端各连接电阻电容并联支路。同时将连接在运算放大器正输入端与虚地端间的电阻电容并联支路变换成等值的电阻电容串联支路；该电阻电容串联支路内的电容值等于并联支路内电容值的两倍而电阻电容串联支路内的串联电阻值与串联电容在工作频率下的容抗模值相等。上述，其中，所述的电阻电容串联支路还可再与放大器正输入端与虚地端之间剩余的部分电导相并联。上述，其中，在运算放大器用于抵消电阻/电容负载的电流补偿电路时，在所述的运算放大器正反馈回路上的电阻/电容变换成一电阻值和容抗模值相等的电阻电容串联支路，同时在放大器的正输入端即原有负载连接的一端，在保持运算放大器电路基本运算关系的情况下，附加相对应的接地电容/电阻。上述，其中，所述的相对应的接地电容/电阻是指使放大器正输入端至接地端及放大器正输入端至低电位点的总阻抗中所有电阻的并联值与所有电容的并联容抗模值相等。由于本专利技术采用了以上的技术方案，既能保证运算放大器电路稳定性，又能使运算准确度大大提高，而使用的工作频率也大大提高。本专利技术的具体结构和性能由以下的实施例及其附图进一步给出。请参阅附图。附图说明图1a是运算放大器其输入端的电压参考点是接地端的原型电路图。图1b、图1c是对应于图1a的本技术运算放大器电路其输入端的电压参考点是接地端的两种实施例示意图。图2a是运算放大器电路其输入端的电压参考点是接虚地端的原型图；图2b、图2c、图2d、图2e分别是本技术运算放大器电路其输入端的电压参考点是接虚地端的几种情况实施例示意图。图3a是运算放大器电路用于抵消电阻负载的电流补偿电路的原型图。图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g分别是本技术运算放大器电路用于抵消电阻负载的电流补偿电路的几种实施例的示意图。图4a是运算放大器电路正、负输入端结点总导纳值相等的电路原型图。图4b是在运算放大器的正反馈回路附加电阻电容串联支路和在负反馈回路附加电阻电容并联支路的电路图。下面结合各实施例作详细的说明。本专利技术应用和实施的对象共分三大类第一类，针对运算放大器电路，其原型电路放大器输入端的电压参考点是接地端的情况。第二类，针对运算放大器电路，其原型电路放大器输入端的电压参考点不是接地端而是虚地端的情况。第三类，针对运算放大器电路，用于抵消电阻电容负载电流的电流补偿电路。为便于表述，先对有关的元器件标识作以下的说明R1和C1表示在负反馈回路的电阻电容；R1’和C1’表示在正反馈回路的电阻电容；Rd和Cd是指负输入端对地电阻电容；Rd’和Cd’指正输入端对地电阻和电容；Rp’和Cp’指正输入端与虚地端之间电阻电容。Rp′=1Cp′ω]]>请参阅图1a，这是针对运算放大器电路其输入端的电压参考点是接地端(归纳为第一类)的运算放大器的原型图。图1b是本专利技术针对运算放大器电路其输入端的电压参考点是接地端(归纳为第一类)的情况的实施例示意图。本专利技术在该运算放大器的正、负反馈回路上加上串、并联电阻电容支路后的情形。在该实施例中，本专利技术实施例所设定的各种电路情况下，都要满足条件R1≈1c1ω(R1C1ω≈1),]]>其中ω＝2πf，ω是角频率，f是频率，其单位为Hz，还要满足条件C1≈C1′R1≈R1′。同时，支路中电阻和电容近似地取以下值R1≈1c1ω]]>即R1c1ω≈1c1≈c1′R1≈R1′图中以Ya1′，Ya2′，Ya3′，Yb′分别与Ya1，Ya2，Ya3，Yb近似相等为例(这是通常的做法)。但是，如果前者是后者的n1倍，运算放大器的基本关系式仍不变，在这种情况下，实施例图中的2C1′必须相应地改变为2n1C1′，而图中的 必须相应地改变为 。另外，这种情况下，放大器正输入端结点的总导纳值与放大器负输入端结点的总导纳值间存在的确定比例是n1。见图1c实施例，其作用原理与图1b实施例基本相同，差别在于其正反馈回路是由原型运算放大器的输出端连接一“-1”运算放大器即倒相器，由于有了倒相器，此正反馈回路内电阻电容串联支路的一端接倒相器输出端，电阻电容串联电路的另一端则与原型运算放大器的负输入端连接。该实施例电路与图1b实施例相比较，其优点是正反馈支路将不受原型运算放大器正输入端结点总导纳值的影响，即不受原型放大器正负输入端结点总导纳间比例的影响。如果用倒相两倍电压放大器代替该倒相器，可使正反馈支路内的串联电阻值和串联电容值分别与负反馈回路内附加的并联电阻和并联电容等值本文档来自技高网...

【技术保护点】
确定频率下提高运算放大器电路稳定性的方法，包括运算放大器电路，其特征在于，在所述的运算放大器正反馈回路上附加或将原电阻／电容元件支路等效改变成一电阻电容串联支路；在所述的运算放大器负反馈回路上附加或将回路内原阻抗元件支路等效改变成一电阻电容并联支路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：闻伍椿，
申请(专利权)人：上海朗鹰科技有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]