{每日答疑}白老師，您好！我在一鉗形電流互感器放大電路遇到一些情況。
白老師，您好！我在一鉗形電流互感器放大電路遇到一些情況。
（1）目的：把一導(dǎo)線上50uA，0.5Hz電流，通過(guò)鉗形互感器感應(yīng)轉(zhuǎn)換后，經(jīng)過(guò)運(yùn)放處理得出AD可測(cè)的0-2.5V的信號(hào)。
鉗形互感器：電感量是6H，匝數(shù)是1000，線圈內(nèi)阻時(shí)12R。
運(yùn)放電路：鉗形互感器并聯(lián)50R電阻后，先后經(jīng)過(guò)四級(jí)反相放大電路，運(yùn)放采用的是單電源AD8552，正輸出端都經(jīng)過(guò)一基準(zhǔn)進(jìn)行了合適抬高處理。
（2）現(xiàn)象：
1）最后輸出，在鉗形互感器無(wú)響應(yīng)的情況下，輸出比較不穩(wěn)定，設(shè)計(jì)理論值穩(wěn)定在1.25V，但實(shí)際是跳動(dòng)比較大（超過(guò)500mV）。
2）三級(jí)輸出較最后輸出穩(wěn)定，二級(jí)輸出較三級(jí)輸出穩(wěn)定，即放大倍數(shù)越大，輸出越不穩(wěn)定。（經(jīng)過(guò)計(jì)算，一、二、三、四級(jí)放大倍數(shù)約分別為864、17、6）。
注：以上情況，電源和基準(zhǔn)均在穩(wěn)定前提下。
（3）針對(duì)對(duì)上述情況：
1)鉗形互感器，可以有哪些改進(jìn)？
2)運(yùn)放處理上，有哪些建議？
3)uA級(jí)別的信號(hào)放大處理需要注意的一些問(wèn)題。
(1)首先我們分析在無(wú)響應(yīng)的狀態(tài)下跳動(dòng)比較大的問(wèn)題，一般情況下基本是你的輸入偏置電壓過(guò)大導(dǎo)致，而且你是多級(jí)運(yùn)放級(jí)聯(lián)，產(chǎn)生這樣問(wèn)題的概率就更大；一般而言我們Vos都是針對(duì)于輸入信號(hào)直流成分而言，我們希望Vos<<輸入信號(hào)的直流分量；針對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們一般主要有以下幾個(gè)方法可以解決此問(wèn)題:A.選型Vos較小的運(yùn)放;B.調(diào)零電路
(2)針對(duì)運(yùn)放級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì):
A多級(jí)運(yùn)放級(jí)聯(lián)的時(shí)候，有兩個(gè)參數(shù)非常重要，一個(gè)是單位增益帶寬Unity Gain-bandwidth,UGBW:指的是在運(yùn)放開(kāi)環(huán)增益/頻率圖中，開(kāi)環(huán)增益下降到 1 時(shí)的頻率；另外一個(gè)參數(shù)是增益帶寬積（Gain Bandwidth Product， GBP 或者 GBW:指的是開(kāi)環(huán)增益與該指定頻率的乘積。在這兩個(gè)重要參數(shù)里面，最重要的參數(shù)是GBP.
B.GBP為常數(shù)，即Gain*Bandwidth = constant，可見(jiàn)增益和帶寬成相反的趨勢(shì)，即增益越大，則其對(duì)應(yīng)的帶寬就越小；增益越小，則對(duì)應(yīng)的帶寬越大。當(dāng)增益=1=0dB的時(shí)候，此時(shí)的帶寬最大，即我們另外一個(gè)參數(shù)UGBW
C.從上面的角度分析，我們?cè)谶M(jìn)行運(yùn)放級(jí)聯(lián)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們要兼顧帶寬和增益，一般我們要優(yōu)先考慮帶寬，我們要確保整個(gè)信號(hào)鏈路上其帶寬是足夠的，但是針對(duì)于微小信號(hào)我們又需要一個(gè)非常大的增益，那么這個(gè)時(shí)候怎么辦，這個(gè)時(shí)候我們一是采取多級(jí)級(jí)聯(lián)的方式來(lái)進(jìn)行大增益的放大，比如說(shuō)3級(jí)，則3極運(yùn)放其總增益=G1*G2*G3,假如說(shuō)我們G1=G2=G3,則G1*G2*G3=1000，這樣的一個(gè)增益其實(shí)已經(jīng)非常大了，與此同時(shí)，由于增益為10，則其帶寬也會(huì)比較大，所以在這種情況下，我們的增益和帶寬都到了滿足；雖然我們這位同學(xué)其輸入信號(hào)的頻率只有0.6Hz,但是第一級(jí)運(yùn)放其增益太大，首先帶寬會(huì)下降，而且增益過(guò)高的時(shí)候容易產(chǎn)生各種各樣的問(wèn)題，比如振蕩等
D.我們這邊有一個(gè)工程經(jīng)驗(yàn)可以給大家共享：我們?cè)谶M(jìn)行運(yùn)放級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們優(yōu)先考慮帶寬，一般情況下每級(jí)運(yùn)放其增益≤10，這樣我們就可以實(shí)現(xiàn)既兼顧帶寬，又考慮增益
E.但是如果級(jí)聯(lián)的運(yùn)放比較多的話還會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)問(wèn)題，有可能會(huì)產(chǎn)生振蕩，所以在整個(gè)級(jí)聯(lián)的過(guò)程中我們還需要做好相位補(bǔ)償
(3)針對(duì)于uA級(jí)別的信號(hào)設(shè)計(jì)的問(wèn)題:
A.uA級(jí)別的信號(hào)其實(shí)從電流角度而言算是比較大了，不算是微弱信號(hào)，只能算是小信號(hào)
B.對(duì)于uA級(jí)別的小信號(hào)而言，我們主要關(guān)注其真?zhèn)€運(yùn)放鏈路其關(guān)鍵器件的參數(shù)，然后使用正常的I-V轉(zhuǎn)換電路，基本上可以獲得比較穩(wěn)定的電路
C.針對(duì)于其運(yùn)放鏈路其關(guān)鍵器件的參數(shù)，說(shuō)先是運(yùn)放，我們要從Vos,Ibias,Ioffset,GBP,noise等參數(shù)進(jìn)行考量；然后運(yùn)放其反饋電阻網(wǎng)絡(luò)中電阻的選型也尤為重要，針對(duì)于電阻而言，其在反饋補(bǔ)償?shù)葢?yīng)用電路中，我們一定要選取其公差較小，溫度系數(shù)誤差較小的電阻等等.
