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ADI技能指南| 周详运算放大年夜器在实际应用中需要重点推敲的成分_运算放年夜器_增益

乖囧猫 2025-01-11 03:10:48 0

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本指南将详细稽核精密旗子暗记调理运用中适用放大器的一些干系问题。
只管这些谈论把OP177运算放大器当作了精密双极性放大器的“金标准”,但一些新产品(比如轨到轨输出OP777、OP727以及OP747、OP1177、OP2177和OP4177)都以更小的封装供应不相上下的性能。

2 正文

2.1 精密运算放大器的特性

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市场上有开环增益大于100万的精密运算放大器,共模和电源抑制比也达到这一数量级。
还有失落调电压低于25uV、失落调漂移低于0.1uV/°C的双电源运算放大器(如OP177),然而,单电源精密双极性运算放大器有时还达不到这一性能水平。
这是低功耗、低电压运用有时必须面对的权衡考量。
但另一方面,当代斩波稳定(自稳零)运算放大器的失落调和失落调电压漂移无法与噪声区分开来,而且这些器件以单电源供电,同时供应轨到轨输入和输出。
它们也有自己的问题。

必须把稳的是,直流开环增益、失落调电压、电源抑制(PSR)和共模抑制(CMR)并非选择精密放大器时的唯一考虑成分。
放大器的互换性能也很主要,纵然在“低”频下也是如此。

开环增益、PSR和CMR都具有相对较低的迁移转变频率,因此,可能视为“低”频的频率实际上可能超过这些迁移转变频率,从而使偏差超出仅仅依赖直流参数预测的值。
例如,如果一个放大器的直流开环增益为1000万,单位增益交越频率为1MHz,则其对应的迁移转变频率为0.1Hz!
因此,我们必须在实际旗子暗记频率下考虑开环增益。
单极点单位增益交越频率fu、旗子暗记频率fsig以及开环增益AVOL(fsig)(在旗子暗记频率下测得)之间的关系可表示为:

在上例中,100 kHz下的开环增益为10,10 kHz下则为100000。
请把稳,恒定增益-带宽积观点只适用于电压反馈(VFB)运算放大器,并不适用于电流反馈(CFB)运算放大器,且很少用在精密运用中。
目标频率下开环增益的丢失可能带来失落真,尤其是在音频频率下。
因此,线路频率或谐波下的CMR或PSR丢失也可能导致偏差。

针对特定旗子暗记调理运用选择精确的放大器时,使问题变得更加繁芜的是市场上存在大量采取不同工艺(双极性、互补双极性、BiFET、CMOS、BiCMOS)和架构(传统运算放大器、仪表放大器、轨波放大器、隔离放大器等)制成的多种多样的放大器。
其余,目前市场上有大量精密放大器可供选择,这些放大器采取单电源电压,由于其旗子暗记摆幅、电压输入和输出限定有所低落,结果使设计过程变得更加繁芜。
目前,失落调电压和噪声在输入旗子暗记中的意义更加重大。
图1总结了精密运算放大器的部分一样平常属性。

2.2 精密运算放大器直流偏差预算剖析

为了对高精度运算放大器电路中的各种偏差的大小形成一种观点,图2对OP177F进行了一种大略的室温剖析。
放大器以反相输入模式连接,其旗子暗记增益为100。
示意图中同时还展示了数据手册中的关键规格。
我们假定输入旗子暗记为100 mV满量程,相称于10 V的输出旗子暗记。
各种偏差源均经标准化处理为满量程,均以百万分率(ppm)为单位。
把稳:百万分(ppm)偏差=小数偏差× 10^6 = %偏差× 10^4。
把稳,VOS和IOS导致的失落调偏差以及有限AVOL导致的增益偏差可通过系统校准予以肃清。
然而,因开环增益非线性度引起的偏差无法通过校准肃清,结果会产生一个相对精度偏差,常日称为分辨率偏差。
分辨率偏差的另一个贡献成分是1/f噪声。

该噪声始终都是存在的,会增加丈量结果的不愿定性。
电路在室温下的总体相对精度为9 ppm,相称于~17位分辨率。

也可以将多少个单电源运算放大器的性能与“金标准”OP177进行比较,下面的图3展示了一些代表性器件的比较结果。

把稳,图3放大器列表并不包括斩波运算放大器。

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