运算放大器电路超高精度电阻器的使用匹配和稳定性的重要性

一些理想的运算放大器配置假定反馈电阻显示完美匹配。在实践中,电阻的非理想性会影响各种电路参数,如共模排斥比、谐波失真和稳定性。

一个运算放大器是一个直流耦合的高增益电子电压放大装置与一个微分输入,通常是一个单端输出。在这个配置中,一个pp放大产生一个输出电位(相对于电路地面),通常比输入终端的电位差大几十倍。

精确放大器和模拟数字转换器(ADCS)的实际性能通常很难实现,因为数据表规格具有理想的组件。仔细匹配的电阻器网络使精确匹配的数量级比无匹配的离散组件更好,确保数据表规格的精密集成电路(IC)。

在用于电源解决方案的单片机集成电路的设计中,我们经常利用精确匹配内部组件的能力。例如,输入的OPS-amps晶体管被精确地匹配,以提供低偏移电压。如果我们不得不用离散的晶体管制造我们自己的电压,我们会有30mv或更多的偏移电压。这种精确匹配组件的能力包括芯片电阻。

图1

转换运算放大器配置

集成微分放大器利用精密的芯片电阻匹配和激光修剪。这些集成电路的出色共模排斥依赖于精心设计的集成电路的精确匹配和温度跟踪。

使用成对(1:1比率)的芯片并放入密封的网络包中,可以获得显著的跟踪增益。使用温度电阻系数(TCR)为0.05百万/ O c在冷热方面,两个相邻的芯片显示在0.1百万/ O C.为了获得最好的跟踪,有必要使用具有极低绝对TCR(称为超高精度电阻)的电阻,这也有助于避免温度梯度引起的并发症。

匹配的电阻对大类微分电路的性能至关重要。这些比率之间的任何不匹配都会导致常见的模式错误。在这些电路中,cmrr是一个重要的指标,因为它表明了在输出中会出现多少不需要的公共模式信号。由于这些电路中的电阻,可以使用下列公式计算出CMR:

CMRR=1/2(G+1)/ Δ R/R (whereas G = gain [amplification coefficient], and R = resistance [ohms])

在诸如电子扫描显微镜、血细胞计数设备和体内诊断探针等精密医疗设备中,差数放大器的使用是至关重要的。

图2

微分放大器

惠斯通桥(或电阻桥)电路可以在许多应用中使用,今天,我们可以使用现代的OPS-AMPS,用惠斯通桥电路接口各种传感器和传感器到这些放大电路。惠斯通电桥在电子电路中有许多用途,除了比较未知电阻和已知电阻。惠斯通电桥电路只不过是两个简单的序列,即电压供应终端与地面连接的电阻的并行排列,当平衡时,两个平行分支之间的零电压差。

惠斯通桥接电路具有两个输入端子和两个输出端子，它们由四个配置为类菱形排列的电阻器组成。这是惠特斯通桥的典型绘制方式。当与运算放大器一起使用时，惠斯通桥电路可用于测量和放大电阻的微小变化。与使用普通薄膜电阻相比，超精密电阻的使用使桥的平衡更加精确。所有四个电阻都是主动的，所以它们的匹配和稳定性对于桥的平衡是非常必要的。Figure 3

Wheatstone Bridge Differential Amplifier

在发电站的智能电网电路测量中使用了平衡的惠斯通桥差动放大器。它们也用于太阳能转换器,在那里转换器的效率直接依赖于使用高度稳定的电阻器的电阻桥的平衡。

精密和低噪音的光处理器通常用来控制来自传感器的信号(例如:,温度,压力,光线)在它进入ADC之前。在这样的角色中,两个特定的p放大规格对于良好的系统分辨率是至关重要的:输入偏移电压和输入电压噪声。超高精度电阻的低偏移和噪音规格使设备成为传感器接口和发射机的理想设备。

图4

总结运算放大方程:

总汇版放大器

图5

数字转换器

高精度电阻,供参考,也是最好的投入数字到模拟转换器(DACS)。通过高精度匹配电阻的数字信号对输出模拟信号产生较少的噪声和失真。大型金属箔技术噪声水平为-40db,使此电阻技术成为高端音频ADC/发援会电路作为参考和增益电阻的理想解决方案。在航空电子设备、军事设备和空间设备(AMS)中,低噪声的OPS-AMPS也是至关重要的,包括陀螺仪、GPS芯片组控制放大器和天线方向控制单元。