深度分析同相放大器的使用

　　运算放大器OP是信号处理和信号变换中常用的元件，常用的有同相输入和反相输入两种类型，典型电路如下

　　对于同相放大器和反相放大器，二者有明显的如下区别：

　　对于同相放大器，由于反馈回路至负相端，其放大倍数与输入信号没有关系，即使输入信号的内阻R发生大幅度的变化，也不会将该变化引入到运放的放大倍数中。而反相放大器就受到信号内阻的影响。但是同相放大器也有一定的不便：如果在同相运放的反相端进行零点调节或者添加加法电路，会引起信号源阻抗变化导致增益的改变，这需要特别注意。一般在使用同相放大器时，反相端除了连接反馈电路外，不引入其他的电路。

　　同相放大器的一个常用应用是电压跟随器，常用的电压跟随器，如下所示

　　该电路中R7为保护电阻，用于防止有大电流流入运算放大器的钳位二极管而烧毁元件。通常在使用同相放大器时需要进行相位补偿电容，并且为了使系统稳定，需要采用大的相位补偿电容。所以带有相位补偿电容的电压跟随器常应用在输入信号上升速度慢，转换速率小的条件下使用。这时如果处理信号上升速度快和幅值较大的情况，一般采用晶体管设计的射极跟随器或者FET源极跟随器或者采用专用的电压跟随器运算放大器。

　　在使用电压跟随器时，如果发生自激震荡，首先想到的是进行相位补偿。通过移动极点位置来消除震荡。第一种方法，在运算放大器同相端和反相端串联RC电路进行相位补偿，如下：

      另一种方法在负载和电压跟随器之间串联一电阻(负载表现为容性)，这时需要通过计算确认如果负载为非容性不会发生震荡，如果发现是运算放大器自身条件引起的震荡，那么这种方法效果就不是很明显。

　　在使用同相放大器的时候，同相输入端的电压范围需要特别注意，因为在同相运放中，输入的电压通过同相输入端直接输入到元件内部，如果此时没有注意同相输入端的电压输入范围，可能会由于超过范围烧毁运算放大器。这时我们常用的限幅电路就派上了用场。

　　当电压信号通过电阻R15输入时，可能会出现由于放大器自身的输入电容和其他杂散电容的影响使输入到运算放大器同相端的信号上升变慢的现象，如果发生这种情况，采用自举电路也就是增加小电容C4进行补偿，C4取值一般为

　　C4=(R14/R16)*C3

　　此处C3为输入端的总电容。如果C4取值大于C3，那么电路会发生震荡，因此C4多采用温度特性好的陶瓷微调电容，方便一边观察波形，一边进行调整控制。

　　虽然同相运放在使用过程中有各种限制和不便之处，但是，其自身特有的特性在一些典型的应用环境中还是有用武之地，这点需要电子工程师特别注意。