0
  • 聊天消息
  • 系统消息
  • 评论与回复
登录后你可以
  • 下载海量资料
  • 学习在线课程
  • 观看技术视频
  • 写文章/发帖/加入社区
会员中心
创作中心

完善资料让更多小伙伴认识你,还能领取20积分哦,立即完善>

3天内不再提示

教你如何正确地布设运算放大器

GLeX_murata_eet 来源:电子硬件工程师 作者:电子硬件工程师 2021-09-24 11:06 次阅读

电路设计过程中,应用工程师往往会忽视印刷电路板(PCB)的布局。通常遇到的问题是,电路的原理图是正确的,但并不起作用,或仅以低性能运行。

那如何正确地布设运算放大器的电路板以确保其功能、性能和稳健性呢?

工程师与自己的实习生利用增益为2V/V、负荷为10k、电源电压为+/-15V的非反相配置OPA191运算放大器进行设计。图1所示为该设计的原理图。

7d804ad4-10bc-11ec-8fb8-12bb97331649.png

图1 采用非反相配置的OPA191原理图

工程师指派实习生为该设计布设电路板,同时为他做了PCB布设方面的一般指导(即尽可能缩短电路板的走线路径,同时将组件保持紧密排布,以减小电路板空间),然后让他自行设计。

设计过程到底有多难?其实就是几个电阻器电容器罢了,不是吗?

图2所示为实习生首次尝试设计的布局。红线为电路板顶层的路径,而蓝线为底层的路径。

7d955f00-10bc-11ec-8fb8-12bb97331649.png

图2 首次布局尝试方案

当时意识到电路板布局并不像自己想象的那样直观,工程师觉得应该为实习生做一些更详细的指导。实习生在设计时完全遵从了他的建议,缩短了走线路径,并将各部件紧密地排布在一起。但这种布局还可以进一步改善,从而减小电路板寄生阻抗并优化其性能。

他们所做的首项改进是将电阻R1和R2移至OPA191的倒相引脚(引脚2)旁;这样有助于减小倒相引脚的杂散电容

运算放大器的倒相引脚是一个高阻抗节点,因此灵敏度较高。较长的走线路径可以作为电线,让高频噪音耦合进信号链。倒相引脚上的PCB电容会引发稳定性问题。因此,倒相引脚上的接点应该越小越好。

将R1和R2移至引脚2旁,可以让负荷电阻器R3旋转180度,从而使去耦电容器C1更贴近OPA191的正电源引脚(引脚7)。让去耦电容器尽可能贴近电源引脚,这一点极其重要。如果去耦电容器与电源引脚之间的走线路径较长,会增大电源引脚的电感,从而降低性能。

他们所做的另一项改进在于第二个去耦电容器C2。不应将VCC与C2的导孔连接放在电容器和电源引脚之间,而应布设在供电电压必须通过电容器进入器件电源引脚的位置。

图3显示了移动每个部件和导孔从而改善布局的方法。

7da4c51c-10bc-11ec-8fb8-12bb97331649.png

图3 改进布局的各部件位置

可以加宽走线路径,以减小电感,即相当于走线路径所连接的焊盘尺寸。还可以灌流电路板顶层和底层的接地层,从而为返回电流创造一个坚实的低阻抗路径。图4所示为终布局。

7db0571a-10bc-11ec-8fb8-12bb97331649.png

图4 终布局

经验总结

当布设印刷电路板时,务必遵循以下布设惯例:

尽量缩短倒相引脚的连接;

让去耦电容器尽量靠近电源引脚。

如果使用了多个去耦电容器,将的去耦电容器放在离电源引脚近的位置。

不要将导孔置于去耦电容和电源引脚之间。

尽可能扩宽走线路径。

不要让走线路径上出现90度的角。

灌流至少一个坚实的接地层。

不要为了用丝印层来标示部件而舍弃良好的布局。

编辑:jq

声明:本文内容及配图由入驻作者撰写或者入驻合作网站授权转载。文章观点仅代表作者本人,不代表电子发烧友网立场。文章及其配图仅供工程师学习之用,如有内容侵权或者其他违规问题,请联系本站处理。 举报投诉
  • 电源
    +关注

    关注

    184

    文章

    17455

    浏览量

    249004
  • 电容器
    +关注

    关注

    63

    文章

    6176

    浏览量

    99049
  • 电阻器
    +关注

    关注

    20

    文章

    3743

    浏览量

    61957

原文标题:如何正确地布设运算放大器

文章出处:【微信号:murata-eetrend,微信公众号:murata-eetrend】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

收藏 人收藏

    评论

    相关推荐

    同相运算放大器的应用场景

    同相运算放大器(Inverting Operational Amplifier,简称Inverting Op-Amp)是一种常见的运算放大器配置,它利用负反馈原理来实现信号的放大、滤波、积分、微分
    的头像 发表于 09-05 11:16 323次阅读

    运算放大器的输入电阻怎么算

    运算放大器(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种具有高增益、高输入阻抗、低输出阻抗的模拟集成电路。在许多电子电路中,运算放大器被广泛应用于信号放大、滤波、比较、积分
    的头像 发表于 07-12 11:47 1180次阅读

    运算放大器和仪表放大器的区别

    在电子工程领域,运算放大器和仪表放大器是两种常见的放大电路,它们在许多电子设备和系统中发挥着关键作用。尽管两者在功能上都涉及到信号的放大,但它们在结构、特性、应用等方面存在着显著的区别
    的头像 发表于 05-30 18:01 2657次阅读

    什么是理想的运算放大器运算放大器的基本应用

    运算放大器广泛适用于各种物联网家用电器和其它电子应用领域的各类用途。例如,运算放大器用于放大来自传感器和测量仪器的模拟信号。
    发表于 03-22 11:43 2095次阅读
    什么是理想的<b class='flag-5'>运算放大器</b>?<b class='flag-5'>运算放大器</b>的基本应用

    公式+案例 搞定同相运算放大器

     同相运算放大器是一种运算放大器,其输出电压和输入电压同相。反馈是通过一个电阻从运算放大器的输出获取到运算放大器的反相输入,另一个电阻接地。
    发表于 02-15 11:02 1.3w次阅读
    公式+案例 搞定同相<b class='flag-5'>运算放大器</b>

    运算放大器的工作原理 运算放大器的计算公式

    运算放大器(Operational Amplifier, 简称 Op Amp)是一种电子放大器,具有高放大倍数、宽带频率响应和低失真度等特点,被广泛应用于模拟电路中。本文将详细介绍运算放大器
    的头像 发表于 01-30 14:18 3739次阅读

    运算放大器为什么要采用差分放大

    运算放大器采用差分放大是因为差分放大器具有以下几个优点
    的头像 发表于 01-04 18:16 1008次阅读

    multisim运算放大器放大倍数在哪设置

    在Multisim中设置运算放大器放大倍数需要经过以下几个步骤: 打开Multisim软件并创建新的电路设计文件。在工具栏中点击“文件”(File)按钮,然后选择“新建”(New)来创建一个
    的头像 发表于 12-28 11:11 6104次阅读

    比例运算放大器常见电路有哪些

    比例运算放大器是一种常用的电路,用于将输入信号放大到需要的比例。它可以被广泛应用于工业自动化、仪器仪表、通信系统等领域。下面将详细介绍比例运算放大器的常见电路。 构成比例运算放大器的基
    的头像 发表于 12-26 11:12 1885次阅读

    运算放大器电路分析串并联

    运算放大器是一种非常重要的电路,广泛应用于模拟电路中。在本文中,我们将详细分析运算放大器电路的串并联。 运算放大器(Operational Amplifier,简称OP-AMP)是一种电子放大
    的头像 发表于 12-20 09:40 2292次阅读

    什么是运算放大器、比较器?

    什么是运算放大器、比较器?
    的头像 发表于 12-15 16:53 1189次阅读
    什么是<b class='flag-5'>运算放大器</b>、比较器?

    简单认识运算放大器

    运算放大器 (Operational Amplifier, Op-Amp)是一种能够对微弱信号进行放大的电路。运算放大器的信号输入通常采用直流耦合、交流耦合、单端输入或差分输入等形式,信号输出通常为
    的头像 发表于 12-14 16:19 895次阅读

    运算放大器的虚短是什么

    运算放大器的虚短(Virtual Short)是指在运算放大器的反馈电路中,将输入端看作是短路的一种近似模型。
    的头像 发表于 12-13 18:15 864次阅读

    运算放大器的温度特性

    运算放大器的温度特性
    的头像 发表于 12-13 15:19 723次阅读
    <b class='flag-5'>运算放大器</b>的温度特性

    如何正确理解运算放大器输入失调电压?

    如何正确理解运算放大器输入失调电压?
    的头像 发表于 12-07 11:05 876次阅读
    如何<b class='flag-5'>正确理解运算放大器</b>输入失调电压?