纪客老白每日答疑白老师，您好！我在一钳形电流互感器放大电路遇到一些情况。

Posted 2020-12-16

、白老师，您好！我在一钳形电流互感器放大电路遇到一些情况。
（1）目的：把一导线上50uA，0.5Hz电流，通过钳形互感器感应转换后，经过运放处理得出AD可测的0-2.5V的信号。
钳形互感器：电感量是6H，匝数是1000，线圈内阻时12R。
运放电路：钳形互感器并联50R电阻后，先后经过四级反相放大电路，运放采用的是单电源AD8552，正输出端都经过一基准进行了合适抬高处理。
（2）现象：
1）最后输出，在钳形互感器无响应的情况下，输出比较不稳定，设计理论值稳定在1.25V，但实际是跳动比较大（超过500mV）。
2）三级输出较最后输出稳定，二级输出较三级输出稳定，即放大倍数越大，输出越不稳定。（经过计算，一、二、三、四级放大倍数约分别为864、17、6）。
注：关注b站纪客老白以上情况，电源和基准均在稳定前提下。
（3）针对对上述情况：
1)钳形互感器，可以有哪些改进？
2)运放处理上，有哪些建议？
3)uA级别的信号放大处理需要注意的一些问题。
(1)首先我们分析在无响应的状态下跳动比较大的问题，一般情况下基本是你的输入偏置电压过大导致，而且你是多级运放级联，产生这样问题的概率就更大；一般而言我们Vos都是针对于输入信号直流成分而言，我们希望Vos<<输入信号的直流分量；针对于这个问题，我们一般主要有以下几个方法可以解决此问题:A.选型Vos较小的运放;B.调零电路
(2)针对运放级联设计:
A多级运放级联的时候，有两个参数非常重要，一个是单位增益带宽Unity Gain-bandwidth,UGBW:指的是在运放开环增益/频率图中，开环增益下降到 1 时的频率；另外一个参数是增益带宽积（Gain Bandwidth Product， GBP 或者 GBW:指的是开环增益与该指定频率的乘积。在这两个重要参数里面，最重要的参数是GBP.
B.GBP为常数，即GainBandwidth = constant，可见增益和带宽成相反的趋势，即增益越大，则其对应的带宽就越小；增益越小，则对应的带宽越大。当增益=1=0dB的时候，此时的带宽最大，即我们另外一个参数UGBW
C.从上面的角度分析，我们在进行运放级联的设计过程中，我们要兼顾带宽和增益，一般我们要优先考虑带宽，我们要确保整个信号链路上其带宽是足够的，但是针对于微小信号我们又需要一个非常大的增益，那么这个时候怎么办，这个时候我们一是采取多级级联的方式来进行大增益的放大，比如说3级，则3极运放其总增益=G1G2G3,假如说我们G1=G2=G3,则G1G2*G3=1000，这样的一个增益其实已经非常大了，与此同时，由于增益为10，则其带宽也会比较大，所以在这种情况下，我们的增益和带宽都到了满足；虽然我们这位同学其输入信号的频率只有0.6Hz,但是第一级运放其增益太大，首先带宽会下降，而且增益过高的时候容易产生各种各样的问题，比如振荡等
D.我们这边有一个工程经验可以给大家共享：我们在进行运放级联设计的时候，我们优先考虑带宽，一般情况下每级运放其增益≤10，这样我们就可以实现既兼顾带宽，又考虑增益
E.但是如果级联的运放比较多的话还会产生另外一个问题，有可能会产生振荡，所以在整个级联的过程中我们还需要做好相位补偿
(3)针对于uA级别的信号设计的问题:
A.uA级别的信号其实从电流角度而言算是比较大了，不算是微弱信号，只能算是小信号
B.对于uA级别的小信号而言，我们主要关注其真个运放链路其关键器件的参数，然后使用正常的I-V转换电路，基本上可以获得比较稳定的电路
C.针对于其运放链路其关键器件的参数，说先是运放，我们要从Vos,Ibias,Ioffset,GBP,noise等参数进行考量；然后运放其反馈电阻网络中电阻的选型也尤为重要，针对于电阻而言，其在反馈补偿等应用电路中，我们一定要选取其公差较小，温度系数误差较小的电阻等等.
D.关于运放，在我的课程里面有讲解到！