运放(Operational Amplifier,简称Op-Amp)是一种集成电路,可以实现各种函数。运放有许多特性,其中一种是输入阻抗非常高(一般为兆欧级别),输出阻抗非常低(一般为几十欧姆),这意味着它的输出电压可以驱动很大电流,一般为毫安级别。这样的特性使得运放能够起到一种信号放大、滤波、积分等作用。
而在运放的输出端与负反馈电路的输入端之间,通常使用一个电容来帮助滤波,稳定系统。然而,这个电容实际上会形成一个RC滤波器,使得高频信号难以通过电容,而产生相位移,相当于降低了运放的增益。这就是运放虚短的本质
当高频信号穿过电容,进入负反馈电路时,它们将无法被正确放大,因为它们被RC滤波器所阻隔。这将导致输出信号的相位变化和幅度衰减,增益随着频率的升高而降低。在某些情况下,增益的急剧下降会出现在本应该没有出现的位置。在高负载驱动能力下工作时,运放虚短还会导致方波响应的变形,影响信号稳定性。
最直接的方法是增加运放的带宽。然而,这样会带来一些其他问题。另一种方法是使用更低的截止频率,但同时,此时相位滞后的影响也会变得更加显著。在应用中应该取决于实际情况,不仅要考虑增益、截止频率、带宽、噪声等性能指标,而且还要考虑电容的类型、值和放置的位置等问题。选择合适的运放、电容和负载电阻等器件可以优化整个系统,从而在避免运放虚短的同时获得更好的电气性能。
在进行运放测量时,我们可以测试低频响应和高频响应。低频响应测试将在低频段测量增益,而高频响应测试则将在高频段测量增益。如果增益随着频率的升高而降低,则表示运放虚短已发生。不过,需要注意的是,运放虚短可能并不是唯一的问题。因此,需要对所有潜在的问题进行定位和测试,以便更好地识别问题并进行相应的修复。