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  • NI推出了加速5G商用进程的mmWave测试方案

    NI推出了加速5G商用进程的mmWave测试方案

    新型毫米波 矢量信号收发仪 优化了 5G NR 设备的验证和生产测试   NI (美国国家仪器公司,National Instruments,简称 NI)推出毫米波矢量信号收发仪(VST),以解决 5G 毫米波 RFIC 收发仪和功率放大器带来的测试挑战 。   随着芯片制造商竞相将 5G 毫米波技术商业化,工程师们面临着更加严峻的挑战,他们在加速产 品进度的同时还需要应对尚未解决的新技术要求。NI 的毫米波测试解决方案可以在研发实验室和 大批量生产环境中解决这些挑战。该解决方案可以提供:   • 测量 质量,以满足实验室严格的技术要求 • 一种架构,旨在满足毫米波芯片生产测试的特定需求 • 统一的软件体验,简化了测量和自动化   NI 的 解决方案采用毫米波 VST,结合了射频信号发生器、射频信号分析仪和集成开关,频率高达 44 GHz 的 1 GHz 瞬时带宽 。除了实验室中现有的基于 PXI 的表征系统外,该仪器本身可以集成 到 NI 半导体测试系统(STS)中,从而在大批量制造应用中进行部署。选择基于模块化 PXI 平台 的测试仪可帮助采用 STS 的工程师将新的测量功能(如 5G)快速集成到测试单元中,从而提高成 本效益并降低推迟上市时间带来的风险 。   NI 总裁兼首席运营官 Eric Starkloff 表示,“在将 5G 技术推向市场的竞争中,传统的射频半导体测 试方法正在努力实现 5G 设备的灵活性和成本预期值。毫米波 VST 是 NI 能够将我们行业领先的平 台与客户的真知灼见相结合,以实现客户颠覆性创新的另一个例子。”   该产品具有多项创新,可满足 5G 毫米波设备的测试要求。该新型 校准集成开关最多可支持 32 个 通道,无需额外的基础设施即可提高波束成形和相控阵列测量的准确性。模块化前端设计可实现 准确且经济高效的测量,同时保持与未来 5G 频带的前向兼容性。通过这些创新,工程师们可以 同时在 5-21 GHz 和 26-44 GHz 进行测量。   NI 发布的毫米波 VST 正是 NI 不断致力于帮助客户降低成本并缩短 RFIC 设备上市时间的一个缩 影。毫米波 VST 补充了 NI 的模块化仪器产品组合,其中涵盖 600 多种 PXI 产品,从 DC 到毫米 波,以及用于 2G、3G、LTE Advanced Pro、Wi-Fi 802.11ax、Bluetooth 5 等的 NI 测量软件,支持 包括 LabVIEW 和 C#.NET 在内的多种语言。   您可以在 此处找到有关 NI 毫米波测试解决方案的更多信息,或在此处找到有关 5G NR 无线通信 的更多信息。

    时间:2020-06-04 关键词: 毫米波 放大器 5G

  • 音响功放机常见的故障维修方法

    音响功放机常见的故障维修方法

    功放维修和音响调试维修属模拟电子电路中一个分支,我一开始也是零起点学起来的,以至于现在欲罢不能,其中有很多奥秘可以探索。 音响功放机常见的故障维修方法 功放,即功率放大器,俗称“扩音机”,是音响系统中最基本的设备,它的任务是把来自信号源(专业音响系统中则是来自调音台)的微弱电信号进行放大以驱动扬声器发出声音。 简单来说,功放的作用,就是把来自音源或前级放大器的弱信号放大,推动音响放声。 一套良好的音响系统,功放的作用功不可没。 时至今日,功放在我们生活中的用途已经非常广泛,在功放的使用过程中出现一些小故障是在所难免的,这个时候,如果你掌握了一些常见功放维修方面的知识,就不会束手无策了。 功放机维修——直观检查法 直观检查法是本着先简后繁的原则,通过眼看、耳听、鼻闻、手摸等手段,对故障机进行大体的检查,以发现产生故障的部位和原因。这种方法在功放机维修中对处理一些简单而明显的故障十分有效。 用直观检查法检修时,可先查看外部旋钮、开关及各信号线连接是否正确,机内电路中有无明显烧毁、变色、断裂和接触不良的元件与线路。若未见异常,可通电试机。若发现机内有冒烟、跳火,或闻到元器件烧焦的糊味、听到异常的响声时,应立即切断电源,并检查其原因所在,以免扩大故障。 在检修电子管放大器时,通过观察电子管灯丝是否发亮,可判断灯丝或其供电是否正常。另外,断电后手摸可疑元件,根据该元件是否发烫可判断它是否损坏。 功放机维修——万用表测量法 检修时,在确定了故障发生的大致部位后,可用万用表对故障电路与元器件进行电压、电流或电阻值的测量,再通过与正常工作时的数值相比较,从而判断出故障所在。 其中,电压测量法用来检查电源各输入输出电压及晶体管、电子管、集成电路等元器件的工作电压,根据电压的有无及高低变化,来判断故障是在被测元件本身,还是在其外围元件或供电电路。 电阻测量法用来测量各种电子元件的直流电阻值,看其有无开路、短路或性能变差,还可测量某一线路是否断路。 电流测量法用来测量某—部分电路或电子元件的电流值,推断该电路或元件本身有无故障。通常是把万用表置于适当电流挡,将两表笔串接在电路中,根据表针指示或数字显示值读出电流的大小,也可用电压法测某电阻两端的电压降,然后根据欧姆定律计算出通过该电阻的电流。 功放机维修——信号干扰法 信号干扰法主要用于音频模拟电路的检修。将人体感应信号、直流断续信号或信号发生器的输出信号从放大器某级电路的输入端加入,根据扬声器发声的强弱来判断故障发生的大致部位。 信号干扰法适用于查找各单元(或各级)电路直流工作状态正常但无声或声小的故障,一般是从后级逐级向前检查。应该注意的是:在检修后级功率放大器(尤其是分立元件放大器)时,应将音量电位器关小,然后在音量电位器前加入干扰信号。若用信号干扰法检查音量电位器以后的放大电路,应将扬声器换成合适的假负载,然后用直流断续信号(如利用万用表的R&TImes;1挡,将红表笔接地,黑表笔点触各信号输入端)去检查。最好不要用人体感应信号,以免损坏功率管或扬声器。用人体感应法检查电子管放大器时,应串入适当电容器,注意安全,以免触电。 功放机维修——短路/断路法 短路检查法是将某元件、某电路直接短路或用电容短接,以快速判断故障部位。如将静噪控制管的基极对地短路,看静噪电路是否误动作;将卡拉OK或音响效果处理电路的输入端与输出端短接,以判断此电路有无故障;用一只电容将某一级放大电路的输入端与地(或输出端)之间短路,可以判断出自激啸叫、交流声等故障是发生在本级电路,还是前级电路。 开路检查法在功放机维修中检查电源电路时尤为实用,如测量出某直流输出电压偏低时,可将其负载电路断开,若电压恢复正常,说明负载电路中存在短路故障。在怀疑某旁路、退耦电容漏电或稳压二极管性能不良而造成某点电压偏低时,可将可疑元件的引脚与电路断开,看该点电压是否恢复正常。 功放机维修——加热/冷却法 有的机器在热机后(即工作一段时间)才出现故障,检修时可用电烙铁或电吹风等热源对可疑元件加温,使故障很快出现。在故障出现后,再用酒精棉球对可疑元件降温,若故障又消失,即可判断是该元件热稳定性不良。 功放机维修——代换法 代换法是用正常的元器件或电路板替换可疑的元器件或电路板,以快速判断故障部位和元件。对于型号不同但性能参数相同的元器件,也可以互换使用。 功放故障原因及维修 故障一:整机不工作——通电后放大器无任何显示,各功能键均失效,也无任何声音。 首先应检查电源电路。接通电源,用万用表测量电源插头两端的直流电阻值,正常时几百欧的电阻值。如果差距太大,且电源变压器严重发热,说明电源变压器的初级回路有局部短路处;如果无穷大,应检查变压器初级绕组是不是开路、保险丝有没有熔断、插头和电源线间有没有断线。 故障二:音轻——即音频信号在放大传输过程中,因某个放大级放大量变化或在某个环节被衰减,使放大器的输出功率变小或增益下降。 可用替换的办法先检查音箱和信号源和是否正常。然后检查控制电位器和各类转换开关,看音量能不能变大。如果都正常,那就看故障是在前级还是后级电路。对于某一个声道音轻,可将其前级电路输出的信号交换输入到另一声道的后级电路,如果音箱的声音大小不变,则故障在后级电路。 故障三:噪声大——放大器的噪声有感应噪声、爆裂声、交流声和白噪声等。 检修时,应先看噪声来自于前级还是后级电路。可取下前/后级的信号连接插头,如果噪声明显变小,说明故障在前级电路;相反,故障在后级电路。交流声是指听感低沉、单调而稳定的100Hz交流哼声,主要是电源部分滤波不良所致,应着重检查滤波、电源整流和稳压元件是不是损坏。前、后级放大电路电源端的退耦电容虚焊或失效,也会产生一种类似交流声的低频振荡噪声。 故障四:无声音输出——无声故障表现为操作各功能键时,有相应的状态显示,但无信号输出。检修有保护电路的放大器时,应看开机后保护继电器能不能吸合。如果继电器无动作,应测量功放电路中点功放,过流检测电压是不是正常、输出电压有没有偏移。若中点输出电压偏移或过流检测电压异常,说明功率放大电路有故障,应检查正、负电源是否正常。如果正、负电压不对称,可断开正、负电源的负载电路,这样判断是功放电路有故障还是电源电路本身不正常。如果正、负电源正常,应检查功放电路中各放大管是不是损坏。

    时间:2020-06-03 关键词: 放大器 功放机 音响系统

  • 全球5G产业链布局,中国落后在哪里?

    5G是开启工业数字化和物联网新时代的新一代基础生产力。随着全球电子技术水平的不断提升,人工智能、大数据、物联网等新兴应用热潮持续升温,在全球消费升级和工业转型的双重利好带动下,全球的5G通信将于2019年下半年进入实质性商用阶段,逐步渗透进各个行业,构成“万物互联”的泛在网。目前,全球主要国家的5G产业链布局也已进入冲刺阶段。 5G通信是依靠半导体材料和器件,实现无线电磁波远距离传输、收发、处理的通信技术。与传统4G等通信技术相比,5G需满足全频谱接入、高频段乃至毫米波传输、高频谱效率三大基础性能要求,因此对器件和关键性半导体原材料的性能要求也相应提示。 全球5G器件布局和建设主要围绕终端、基站和传输三个领域展开,5G关键性半导体原材料的布局主要围绕晶圆材料、硅基半导体材料、以及化合物半导体材料展开。 一、全球5G产业分布 (一) 5G关键性器件全球布局 1、终端 射频前端模块是5G终端的关键性器件,也是我国进口依赖度最大的器件,其中放大器和滤波器在射频前端中的占比达95%,是各国布局5G产业链的关键战略领域。 根据 Mobile Experts 预测,全球射频滤波器市场规模到2020年有望达到130亿美元,年复合增长率为21.06%。目前全球市场全部为日、美厂商所主导与垄断,技术壁垒很难打破。博通和Qorvo两家美国厂商所占的市场份额高达90%以上。 滤波器可以筛选出特定频率的频点或者滤除该频点以外的频率,其中毫米波MEMS滤波器和FBAR滤波器,能够匹配5G的高频谱传输性能,是各国的战略聚焦点。 5G终端的放大器能将更多频段(全频谱通信)的电磁波放大到更高的频段(中高频和毫米波技术),同时还能满足更小尺寸(高集成度)的要求。全球 GaAs 化合物半导体放大器的设计和制造厂被美国的 skyworks、Qorvo 和 Avago 三家厂商垄断,其中 Avago 是我国台湾的稳懋半导体公司,Skyworks 的代工厂商是中国大陆的宏捷科技公司和台湾的稳懋半导体公司。据Yole 报告预测,全球 RFPA 市场规模预计到2020年将达到25亿美元。GaAs射频功率放大器因其工作频率和工作电压高,并能解决 CMOS 产品击穿电压低、衬底绝缘性差、高频损耗大等先天缺陷,是全球5G射频模块布局的战略聚焦点。 2、基站 5G基站包括大型基站、宏基站和小基站等。因全球5G频谱规划多为中段频和高段频,由小微基站和Massive MIMO天线构成的超密集组网是5G基站布局的关键。 目前,全球5G基站的部署主要在欧、美、日、韩和中国展开。 2018年2月,德国电信与华为公司成功完成全球首次5G高阶毫米波73GHz(E-band)多小区网络验证。美国AT&T电信公司在2018年3月采用白盒设备部署6万个5G宏站及5G小基站,并将于2018年年底前在美国十几个城市内推出5G通信服务。日本 Softbank 运营商在2016年正式启动 5G Project,是全球首家将 Massive MIMO 技术正式投入商用的运营商。2017年9月,韩国LG U+携手华为在首尔成功完成了5G密集城区外场第一阶段测试,涵盖了毫米波28GHz的覆盖和容量测试。 3、光通信 光通信产业大体可以分为两条分支产业链:光模块产业链和光纤光缆产业链。其中光模块负责实现光电转换,光纤负责传送光信号。全球光纤预制棒主要被日本、美国和德国企业垄断。据预测,未来5G光纤需求,在不考虑光纤复用的情况下,将达到4G光纤需求的16倍。据相关研究机构预测,2018-2020年光纤需求分别为3.8亿芯公里、4.2亿芯公里和4.8亿芯公里,增速分别为28.4%、10.5%和14.3%。 (二) 5G半导体材料全球布局 1、硅基半导体材料 硅基半导体市场被美国、日 本、欧洲等技术强国垄断。美国是全球半导体产业链最完整的国家,共有90多家本土半导体上市公司,涵盖设备、材料、设计、制造、封测全产业链;在全球前20大半导体公司排行榜中,美国包揽8家;2018年,全球半导体全年销售额约为4500亿美元,美国占比约为46%。在硅晶圆领域,全球一半以上的半导体硅材料产能集中在日本。硅基半导体因其适度的禁带宽度和良好的电子迁移率可满足绝大部分功率和频率器件的要求,全球90%以上的半导体器件都是用硅基材料制成的。 2、化合物基半导体材料 GaAs材料的技术和市场被日本和美国垄断。 在衬底制备、外延片方面,日本的住友电工、Freiberger、日立电缆、以及ATX四家企业占据6英寸衬底的90%以上的国际市场。 在制造代工方面,美国晶体技术、日本住友电工、德国弗莱贝格化合物材料占据95%以上的市场。GaN材料的技术和市场被美国、日本和欧洲等国家垄断。日本的住友电工和三菱化学采用的氢化物气沉积法是目前最主流的方法,其中日本住友电工是全球最大的GaN晶圆生产商,占据了90%以上的市场份额。据Yole报道,随着5G市场的到来,GaAs,GaN和SiC器件的市场需求增加,预计到2021年市场规模将分别达到130亿美元、6亿美元和5.5亿美元。化合物基半导体材料可以实现高频谱效率、大频率波处理、低延时响应等硅基材料不能很好满足的5G通信的要求,是“超越摩尔定律”的半导体新材料。 二、我国5G产业发展总结 (一) 产业链“疏而不密”,上游原材料“卡脖子”严重 我国5G产业链没有形成从设计到制造再到封测的完整链条,产能主要集中在技术水平低端、产业附加值低的中低端领域,中高端原材料的产业链条缺失环节多,“卡脖子”现象严重。 在晶圆生产中,纯度为11个9的芯片用的电子级高纯硅,只有江苏的鑫华公司一家能实现量产,年产0.5万吨,但是国内一年的进口量约为15万吨。 在芯片设计和制造中,只有华为海思一家设计企业实现手机芯片的化量产,其下游客户主要为国内手机厂商; 中芯国际虽是国内最大的代工厂,但是其28nm和14nm工艺市场认可度不高,尚未实现盈利。 我国电子信息产业的2017年总产值达到18.5万亿元,但是国内如此大的需求增量并没有促使半导体产业链条的完整链条化,产业链上下游企业没有实现合理的本地化和规模化。 (二) 产品“少而不强”,下游元器件进口依赖性强 我国5G相关产品中高端品种少、技术等级低端,难以适应信息技术梯度转移和高速发展的要求,大部分下游元器件仍以进口为主。 在数万集成电路材料中,我国能够自主规模化生产的产品占比不到1%,且多为技术含量低的产品。8英寸和12英寸的大尺寸硅片是半导体产业的基础原材料,但我国的对外依存度分别达到86%和100%,绝大多数的集成电路材料仍然掌握在国外企业手里,前4大硅片厂商市场占有率为85%,前5大光刻胶厂商市占88%,其中来自国内供应商仅占27%,处于国外绝对垄断品种高达23%。 据赛迪顾问《2018年中国5G产业与应用发展白皮书》预计,我国5G产业总体市场规模至2026年将达到1.15万亿元,国内的现有产能,尤其是高端产能完全不能满足如此大规模的需求,所形成的市场差额只能依赖进口。我国是5G半导体材料产业的技术弱国,但又将成为5G半导体材料的消费大国。 (三) 创新链和产业链“通而不畅”,产业化进程缓慢 半导体材料的应用是一个系统工作,需要生产设备、制造工艺、相关材料生产企业、下游应用企业互相配合,为处于不同环节的企业相互提供具有针对性的直接的技术指导和产品顾问。 我国上下游企业乃至研究机构都属于刚起步阶段,相关技术积累和产业积累很少,因此研究机构的研发成果,下游应用企业的市场需求,上游生产企业的产品性能等各关键参数不都有效的整合、联动、协同,导致我国半导体产业链中 “技术孤岛” 的现象严重。 研发机构的创新链条与产业链条脱节,不能深入指导产业链各环节的生产企业,研发成果也不能实现系统的应用和推广。而创新资源的多头部署和分散投入,导致生产要素的重复投资和不充分利用,资源浪费严重。 上游生产企业不能很好的掌握下游市场需求,生产布局不能适应快速迭代更新的市场产品需求,对整个产业链条中的上下游各方面资源的调动性不足,结果就是产品性能落后、产能浪费严重、服务化意识不足,对固定投资的规划不合理。 下游应用企业因上游企业对其的高端原材料产品支持力度不足,因此无法提供高质量的产品,导致客户因为对国产产品的信心不足,验证成本较高等原因放弃购买国产产品。国产产品的滞销又会进一步延缓我国产业链的更新迭代,进一步减缓创新性产品的产业化进程同时加剧中低端产能的重复浪费。 三、政策建议 (一) 践行“材料先行”,构建良性产业孕育环境 首先,践行“材料先行”战略,完善创新平台的建设。依托现有生产应用示范平台,加强基础研究、应用环节研究和产业化的统筹衔接,集中优势资源推动衬底材料、硅基半导体材料、化合物半导体材料的研发和产业化进程,构建完整创新链,形成上中下游协同创新的发展环境。 其次,科学做好产业布局,避免重复建设。鼓励地方政府、研究机构、相关企业,围绕华为、中兴等龙头企业,依托区域优势,合理配置产业链、创新链、资源联,合理规划晶圆生产、芯片设计、芯片制造、芯片封测等产业链环节的产能布局,充分挖掘龙头企业的带动性,避免各环节间的不匹配单线发展,搭建协调发展促进的产业链环境。 第三,加强人才培养和创新团队建设。依托重点企业、联盟、高等学校、职业院校、公共实训基地和公共服务平台,通过开展联合攻关和共同实施重大项目培养一批工学、工程研究生,培育一批产业工人、技术骨干与创新团队。 (二) 专利导航创新,加快自主化进程 首先,建立专利导航5G半导体材料的工作机制,为研发创新提供方向支持。加强专利布局,开展知识产权风险评估预警,定期为相关政府、机构和企业提供预警研究成果,协助其化解产业发展风险。 第二,借助金融支持,突破关键工艺和专用装备的制约。加强政、银、企信息对接,重点发展光刻机、离子注入机等核心生产设备,提高生产设备的一致性、可靠性、寿命和精度,缩小与国外企业的质量差距,弱化国外企业对我国半导体产业的制约性。 第三,加快重点新材料初期市场培育。完善供产需衔接平台建设,合理配置产业链、创新链、资源链,避免各环节不匹配的单线发展。完善重点项目的应用示范推广机制,依托新材料首批次应用保险补偿机制和应用示范指导目录,加快新材料从实验室到企业的转化进程,释放市场需求。以市场应用倒逼自主化,完善面向市场需求和终端客户的服务平台的建设,加快针对市场需求的研发迭代速度,从而推动自主化进程。 (三) 实行进出口预警,搭建良性对外交流平台 首先,制定新材料产品、企业统计办法和进出口商品统计目录,组织开展统计监测和预警,及时发布统计信息,引导行业规范有序发展。加强对新材料产业发展状况的预警监测,合理调整进出口政策,维护产业发展利益。 第二,优化政府公共服务,加强国际新材料创新合作和政策法规等信息引导,鼓励新材料企业统筹利用两个市场、两种资源,提升在全球价值链中的地位。支持企业在境外设立新材料企业和研发机构,通过海外并购实现技术产品升级和国际化经营,加快融入全球新材料市场与创新网络。 第三,充分利用现有双边、多边合作机制,拓宽新材料国际合 作渠道,结合“一带一路”建设,促进新材料产业人才团队、技术资本、标准专利、管理经验等交流合作。支持国内企业、高等院校和科研院所参与大型国际新材料科技合作计划,鼓励国外企业和科研机构在我国设立新材料研发中心和生产基地。 本文来源于《原材料工业研究》,本文作为转载分享。

    时间:2020-06-02 关键词: 毫米波 频谱 放大器 5G

  • 宽带 GaN 功率放大器,你真的了解吗?

    宽带 GaN 功率放大器,你真的了解吗?

    什么是宽带 GaN 功率放大器?你真的了解吗?移动应用、基础设施与航空航天、国防应用中 RF 解决方案的领先供应商Qorvo®, Inc.(纳斯达克代码:QRVO)今日推出全球性能最高的宽带功率放大器 (PA)--- TGA2962。Qorvo今天推出的这款功率放大器是专为通信应用和测试仪表应用而设计,拥有多项性能突破:它能够在 2-20 GHz 的频率范围提供业界领先的 10 瓦 RF 功率以及 13dB 大信号增益和 20-35% 的功率附加效率。这种组合为系统设计人员带来提高系统性能和可靠性所需的灵活性,同时减少了元件数量、占用空间和成本。 Qorvo 高性能解决方案业务部总经理 Roger Hall 表示:“Qorvo 通过 TGA2962 在宽带领域向前迈进了一大步,不仅扩大了频率范围,而且增强了其他性能。目前还没有其他公司能够提供具有这种输出功率、带宽、功率附加效率和大信号增益的单个功率放大器。” TGA2962 基于 Qorvo 高度可靠的氮化镓 (GaN) QGaN15 工艺技术而构建,具有行业领先的功能。此外,还改进了元件集成功能,并且 13dB 大信号增益支持使用小型驱动放大器,进一步缩小了器件尺寸,这对于需要改善尺寸、重量、功率和成本 (SWAP-C) 的应用是一个很不错的解决方案。 Strategy Analytics 的高级半导体应用服务和先进防御系统服务总监 Eric Higham 表示:“针对通信应用的升级换代而呈现的强劲需求增长,这也会为 GaN 增长引擎提供动力。这对 Qorvo而言,是利好好消息。” 符合资格的客户现在可获取以下规格的 TGA2962 宽带 10 W GaN PA 裸片。 Qorvo 提供业界最大、最具创意的 GaN-on-SiC 产品组合,帮助客户显著提升效率和工作带宽。Qorvo 产品具有高功率密度、小尺寸、增益出色、高可靠性和工艺成熟的特点,早在 2000 年就开始了批量生产。以上就是宽带 GaN 功率放大器解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-06-01 关键词: 放大器 功率 qorvo

  • 前置功放与纯后级功放

    前置功放与纯后级功放

    前置功放与纯后级功放 前级功放的专业叫法是:前置放大器 也是整套器材中对音色影响最大的部分 ?它是提供合适的音频电平信号,调节音质的器材(俗称前置放大器,接在音源和功率放大器之间)。 后级功放的专业叫法是:纯后级功放 这才是真正的功放部分,它对动态和低频控制力方面影响大。是单纯地把”前级“音频信号进行放大,以提供足够的功率驱动音箱喇叭发声的器材(总是接在音箱之前)。 而一般家庭中常见的功放应该叫做前后级合并式放大机才对,合并功放。 后级功放(纯后级功放): 后级的输入讯号很单纯,就是承接前级的输出。但后级的负载是喇叭,这就是让许多音响迷,甚至杂志评论写手搞不定之处。后级是前级的负载,是高阻抗负载;喇叭是后级的负载,是低阻抗负载。看起来差不多,只差一个字,但阻抗的一高一低却造成很容易推或推不动现象。当前级接上高阻抗的后级,它主要提供适切的输出电压,因为后级扩大机。 纯后级功放需要前置放大器来推动, 纯后级功放功率一般很大都在几百瓦以上,通常用在一些专业场所,并且多台同时工作推动不同的音箱,由于它被本身不带前置放大电路所以也就没有低电平输入端口,没有话筒等高阻输入信号的插口,这就需要在他前面加前置放大器或调音台给信号来控制它。 前置放大器和纯后级功放也有合二为一的,通常功率不大300瓦以下,应用于比较小一点的场所,家庭使用或KTV等使用。 前级功放(前置放大器): 前置放大器是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备,是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的。 前置放大器用来放大弱信号的,一般都是先将信号通过电解电容来滤掉高频的噪音信号,然后进入负反馈的运放来放大信号。功率放大器一般指放大交流信号的功率 就是信号不失真的情况下放大用电器的电流和电压。前放紧靠探测器,传输线短,分布电容Cs减小,提高了信噪比。信号经前放初步放大,减少外界干扰的相对影响。前放设计为高输入阻抗,低输出阻抗实现阻抗转换和匹配。 如果单论技术的话,前级比后级要求更精细,更难做好,如果要加特别的电源线的话,也绝对不能因为后级电流大而把好的线用在后级,应该是前级。 前置放大器一般是连接纯后级功放的,前级输出接后级的输入端,后级接音箱就可以。前置放大器是放大电压,纯后级功放是放大电流,前置放大器是各种音源设备和功率放大器之间的链接设备,音源设备的输出信号电平都比较低,不能推动功率放大器正常工作,而前置放大器正是起到信号放大的作用。 特性 前置功放是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备,是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的。 前置功放用来放大弱信号的,一般都是先将信号通过电解电容来滤掉高频的噪音信号,然后进入负反馈的运放来放大信号。前置功放一般指放大交流信号的功率 就是信号不失真的情况下放大用电器的电流和电压。前放紧靠探测器,传输线短,分布电容Cs减小,提高了信噪比。信号经前放初步放大,减少外界干扰的相对影响。前置功放设计为高输入阻抗,低输出阻抗实现阻抗转换和匹配。 如果单论技术的话,前置功放比纯后级功放要求更精细,更难做好,如果要加特别的电源线的话,也绝对不能因为后级电流大而把好的线用在后级,应该是前级。 纯后级功放的输入讯号很单纯,就是承接前级的输出。但纯后级功放的负载是喇叭,这就是让许多音响迷,甚至杂志评论写手搞不定之处。后级是前级的负载,是高阻抗负载;喇叭是后级的负载,是低阻抗负载。看起来差不多,只差一个字,但阻抗的一高一低却造成很容易推或推不动现象。当前级接上高阻抗的后级,它主要提供适切的输出电压,因为后级扩大机。 功放一般分为前级功放、后级功放和合并级功放,合并机把前级、后级集于一身的机器。前级是用来把信号作初步放大、调节音量的;而后级则是把前级来的信号作大量放大来推动扬声器。

    时间:2020-05-31 关键词: 放大器 音频信号 功放

  • 话筒放大器作用_话筒放大器的使用

    话筒放大器作用_话筒放大器的使用

      话筒放大器的作用   话筒放大器简称“话放”,是对话筒输入的信号进行放大的设备。话放的全称是:话筒专用“前置”放大器,现在很多高档话放采用“电子管”放大,目的是要得到“电子管”的柔美韵味。其实话放不仅仅是“功率放大”的单纯功能,很多还包含参量均衡、压缩器、幻向供电等等功能,特别是压缩器和参量均衡器。很多话放设备还拥有高采集率的A / D模数转换器,将话筒的模拟信号转换成数字音频信号,输出AES等等数字音频格式。   话筒放大器的作用就是把很微弱的声音信号转变成电信号后加以放大,然后再送到卡拉OK机的前置级进一步放大,最后推动功放机带动扬声器发声。   话筒放大器结构   话筒放大器的基本组成结构为压限器、均衡效果器、扑声消除器、嘶声消除器、噪声门等。无论我们把话筒插在调音台上,声卡上,或是卡拉OK机上,这些设备都有一个(或多个)话放,那么,还有一种是独立工作的话放,他只负责把话筒信号放大并且进行一些必要的处理,然后变成线路输出信号再输出出去。   话筒放大器使用方法   首先,我们先将话筒线与话放连接好,并通过正常的声音测试调整话放输入电平。以人声为例,让歌手跟着伴奏正常的演唱,并调整输入电平,使声音峰值不超过设备的截断电平即可。   第二步:调整压限器,我这里只是向大家说明压限器在针对人声以及一些简单乐器时的使用原则。   最至关重要的一个原则就是:使用压限器的目的不仅仅是压缩声音的动态,使其具有强大的表现力和丰满度,更加不能忽略的是压限器的使用不能让听众听出“痕迹”,也就是说,一首歌,或者一件乐器,如果你录出来以后让人感觉到声音出现以后有一个被压缩的过程,那么,就是你使用压限器的失败。   话筒放大器使用技巧   一、录音环境不同:   1、大型带自然混响的录音棚:这种录音棚的拾音区面积大概在100平米以上,并且拥有良好的声学反射条件。在这种录音棚里录音,是要根据需要来收录反射声部分的。那么在使用话放的压限器的时候,就要尽量降低其压缩比,也就是说,如果压限器的压缩比太大的话,当声音的音量达到阀值时,压缩器就会把超出的电平很大程度的降低,那么随之而来的早期反射声也会同样的被降低,那么,得到的声音就不能正确的原始的空间感,这种情况下,最好把压缩器和扩展器同时使用。就能防止某些声音电平过于小的问题。另外,因为降低的压缩比,那么,过大的音量电平可能会使声音失真。这样,我们就要适当的降低阀值,让压缩器从比较低的电平就开始动作,并且保持柔缓的压缩过程,但是,要记住的一点是,不要过分的减少压缩器的启动时间,因为在硬件压缩器或者某些仿硬件的软件压缩器上,减少启动时间会导致噪声的增加或者声音的失真。   2、小型吸声型录音室:这种录音室通常面积不是很大,但是吸声作得非常好,在这种录音室里,不用考虑反射声的录制,所有的声音的空间感,都要靠后期的处理来得到,也就是说,我们可以放心大胆的使用话放上面的压缩器,在这种情况下,所要注意的只有一点,就是尽量不要使声音带有太多压缩器处理的痕迹。   首先,压缩器从原理上来讲,通常是不会给声音的处理带来痕迹的,但是,由于人的听觉神经的特性,导致人耳在很多情况下能分辨出来压缩器处理的痕迹的。大家都知道,人对高频声音的敏感度远远大于对低频声音的敏感度。那么,当压缩器工作的时候,虽然对声音的高低频进行了同等程度的压缩或降低,但是,在我们听起来就会感觉压缩器对高频的衰减比对低频的衰减要大,那么,就会导致我们感觉,声音经过压缩器的处理以后变得有些“闷”或者“瘪”了。   这是一种情况,还有一种情况就是:当一个声音的电平超过压缩器我们设定的阀值以后,压缩器会在启动时间到达的时候准确的开始动作。但是,从声音电平达到阀值到压缩器识别出这个电平达到阀值是需要一个瞬间的,这个时间虽然非常短,但却是绝对不可以忽略不计的,尤其是数字压缩器,这个问题就更明显。那么在我们的耳朵里听到的就是声音在“出来”以后又被“打”了回去,更增加了那种声音的那种“闷”的感觉。   当然,用更好的话放或话放是最直接的解决方法,例如“红条”、“蓝条”之类,但是,如果我们没有那么多钱买那么好的话放怎么办呢?我们只好从现有的设备来想办法解决了。下面我就把我在使用中的一些经验说说,首先是尽量避免使用过大的压缩比,这样,声音在达到阀值以后,就不会被很大程度的压缩,而导致声音“闷”,如果一定要使用大压缩比的话,那么最好适当的降低阀值,使压缩器从比较低的电平开始动作,然后尽量使用软拐点。使声音的压缩过程尽量“温柔”一些,其实说了半天,上面这句话才是关键,我们要使压缩器动作温柔的方法有很多,例如,降低阀值,延长启动时间,降低压缩比,使用软拐点等等,结合使用各种手段,并且要经过不断的实践,才能找到最适合我们自己设备的处理方法。我说的这些方法在后期缩混的时候作压限器处理的时候也同样适用,具体的,我到讲缩混的时候再讲。   二、声音类型的不同:   上次说到了,关于不同声音类型的录制需要不同的话筒放大器使用技巧我所说的声音类型的不同,主要指的是人声,因为我发现,录制人声所需要调整的地方是最多的,比录制鼓组还要费力。要点:尽量使你听到的人声接近你最终想要的人声感觉。   我把不同类型的人声大概分为3种:   一、声音动态范围非常大的歌手:   这类歌手,一般都拥有铁一样的嗓子,尽管他们平常和你说话的时候可能显示不出来他的动态范围,但真正唱起歌来的时候,就不一样了。首先,对于他们的声音,我们需要知道我们最终想要什么样的声音。这也就是我所说的“要点”。如果你想要的声音是保留他原有的大动态,那么,你在前期录音时候对话筒放大器的调整可能就会非常的吃力。但是,我想提醒大家的是,千万不要认为动态范围大的就一定好。太大的动态有可能导致当声音音量低的时候,显得模糊,尤其是和音乐混在一起的时候。那么处理这类声音主要是要把他的动态范围不留痕迹的降低,举例来说:歌手的声音最小的时候可能是-60db,最大的声音可能是0db,也就是说,他的动态范围是60db(这只是一个例子,人声的动态范围很多都是超过这个范围的)。那么有可能在-35db以下的时候,我们就已经听不清楚了,那么,我们就要把他的声音的动态范围降到35db以内,以便我们的成品能够让大家都听清楚。在这里,我们主要使用压限器来调整声音,至于如何调整,前面的课程已经讲过了,我就不再重复了。   二、声音小的歌手:   对于这种歌手,我们反而要想办法增大他声音的动态范围,以使他的声音听起来更加丰满。那么我们首先要增加前级放大的量,使他声音的峰值尽量接近0db,那么,如果因为这样产生了不必要的噪声了的话,我们可以暂时不去管他,然后在后期的时候再去作降噪。至于压缩器的调整,我们要以声音的丰满度作为首要考虑的事情,在丰满度欠佳的时候,我们就要用扩展器等等手段提升其弱部音量,使他的声音能够听起来尽量的“大”。   至于其他的声音类型,我前面都已经大概说过了,这里就不重复了,这个章节,只是补充前面遗漏下来的一些东西。

    时间:2020-05-31 关键词: 放大器 话筒 压限器

  • 面临扫地机器人设计挑战?这六种情况可以用小型放大器搞定!

    面临扫地机器人设计挑战?这六种情况可以用小型放大器搞定!

    忙碌一周后,家庭清洁工作是人们最不愿做的事情之一。迄今为止,扫地机器人已面世约23年了,随着其智能和自动化程度日益提高,人们可以在其工作时专注于自己的事情。 如今的扫地机器人上集成了非常多的功能,比如新的拖地功能和自动除尘等。但对设计人员来说,这也意味着在设计可靠的系统时将会面临更多的挑战。而小型放大器可以帮助其快速克服许多重大挑战。下文列举了设计人员在设计过程中会遇到的六种挑战,以及小型放大器能提供的六种解决方案: 设计挑战1:由于失速检测延迟,导致电机寿命缩短。 扫地机器人车轮的力量决定了它的越障能力。为了能够通过厚地毯和越过门槛,其电机功率需要达到至少30W或更高。如果发生失速或过载事件,例如车轮被电线卡住,电机绕组电流将立即上升。延迟检测到这种情况会导致电机过热并缩短其寿命。 解决方案1:电机控制系统中的快速瞬态响应电流感应。 为减少过热的可能性,可以使用低侧电流感应电路来监控电机的电流;见图1。 图1:电机控制系统中的电流感应电路 在该应用中用作运算放大器(op amps)电机控制系统中的电流感测电路的关键参数是压摆率。例如,当发生失速事件时,绕组电流会从0.5 A上升到3.5 A,运算放大器的相应输出为0.5 V至3.5 V(50mΩ分流电阻和20-V/V增益)。使用压摆率为0.5 V/μs的运算放大器时,阶跃变化的安定时间约为6μs,而使用TI的TLV905x等压摆率为15 V/μs的运算放大器,相同阶跃变化的安定时间仅为0.2μs。因此,使用瞬态响应速度提高30倍的TLV905x将增加控制器执行过流保护的余量。 设计挑战2:由于充电电压不准确,导致电池续航时间缩短。 扩大电池容量是扫地机器人面临的一大重要设计挑战。消费者期望机器人在需要再次充电前,能够完成一个完整的清洁周期。 使用低质量电流感测的高输出电压纹波将产生无法使用的电池容量。例如,如果4.2 V时的电池精度为±3.5%,经过250次充电循环后会将可用电池容量降低至40%,而如果4.2 V时的电池精度为±0.5,则会使可用电池容量保持在85%。 解决方案2:恒流/恒压回路中的高精度电压/电流感应。 对电池充电的一种常见方法是使用如图2所示的分立充电解决方案。电压和电流感应电路在控制回路中产生反馈电压和电流信号。为了实现高精度和稳定性,偏移电压和温度漂移是此处所用运算放大器的两大关键参数。 图2:分立电池充电器电路 设计挑战3:由于负温度系数(NTC)热敏电阻错误,导致电池过热。 监控电池组的温度是扫地机器人的一大主要安全问题。与温度传感器的解决方案相比,监控电池组温度的具有成本效益的方法是使用NTC热敏电阻感测电路。温度感测不准可能导致电池组过热或烧坏。 解决方案3:使用NTC进行高精度温度测量。 测量温度的一种方法是使用电阻和热敏电阻来分配电源,并将分压器输出直接连接到系统控制器内部的模数转换器(ADC)引脚。分压器的输出阻抗很低,输出电压范围对ADC来说并不理想,因此这种方式效率不高,且测量结果不准确。 图3使用运算放大器作为调节温度输出信号的缓冲器,为分压器和低阻抗节点提供高阻抗节点以驱动ADC,并将输出范围调节至最佳ADC分辨率。运算放大器的影响参数包括直流精度(偏移电压、电压漂移)和稳定性。 图3:NIC热敏电阻感测电路 设计挑战4:由于里程计测量不准,导致定位和导航系统精度较低。 当扫地机器人构建环境地图时,里程计应提供用于绘图的准确行进距离。里程计测量不准将导致机器人的定位和导航精度较低。 解决方案4:可用稳健的里程计信号增强电路。 测量里程的常用方法是使用光电解码器或霍尔效应传感器并对脉冲进行计数,以获得里程信息。通常来讲,里程计安装在车轮内部,因此印刷电路板走线很长,更容易受到开关噪声的影响,从而导致输出信号在MCU的输入端口失真。如图4所示的缓冲电路可产生无抖动和失灵的标准逻辑信号。 图4:用于稳健逻辑输出电路的缓冲器 设计挑战5:嘈杂/失真的电机驱动信号会导致电机意外运行。 系统控制器通常位于控制板的中心,而电机安装在电路板的边缘。因此,直接连接到MCU端口的驱动信号更容易产生噪声或失真,导致电机意外运行。 解决方案5:电机驱动路径中的脉宽调制(PWM)增强器电路。 此处的解决方案是加装一个用作增强器的运算放大器,而不是将驱动信号与MCU引脚连接的电路。图5所示为用于有刷直流电机的分立电机驱动解决方案。控制器通过图腾柱场效应晶体管驱动器产生PWM信号,以驱动H桥功率晶体管。PWM增强器电路有助于最大限度地减少延迟并增强PWM信号,同时降低噪声和失真。 图5:增强型PWM电路 设计挑战6:由于扫地机器人距离检测出错,导致碰撞或跌落事故。 防跌落传感器用于检测楼梯的高度,而碰撞传感器用于检测扫地机器人周围的障碍物。距离检测出错时,会导致传感器性能不准,从而发生碰撞或跌落事件,并导致机器人损坏。 解决方案6:高精度红外输出信号调节。 如图6所示,红外LED和光电晶体管被广泛用作检测距离的低成本解决方案。距离信息与固定频率调制波所携带回波的幅度相关。 图6:红外LED接收器的信号调节电路 具有低输入偏置电流的互阻抗运算放大器电路在此处被广泛使用。参考电路如SBOA268A所示。 TI的TLV906x、TLV905x和TLV900x通用放大器非常适用于上述的六种情况,设计人员可以利用其缩短产品上市时间,并克服常见的设计挑战。

    时间:2020-05-25 关键词: 放大器 扫地机器人

  • 高压放大器的作用,你知道吗?

    高压放大器的作用,你知道吗?

    什么是高压放大器?它有什么作用?由于运算放大器(运放)规格不同,工程师们经常需要选择多个运放以满足其电路板上每个子系统的需求。这会使从采购到生产的工作更加复杂。但是,可以选择一个运放来满足您的系统需求,这将有助于优化定价和降低设计总成本。让我们来看一看一个单运放如何处理三个常见的功能:电流感测、温度感测和比较器操作。 电流感测 低侧电流感测可以通过测量负载和接地之间分流电阻上的压降来实现,如图1所示。通常在这类应用中看到低压(5V)放大器。然而,仅仅因为放大器的最大电源电压为36V或40V并不意味着它只能用于高压电源。 图1:单电源低侧单向电流感测电路 高电压、多用途放大器 TI的高电压放大器选择具有宽共模范围、高感测能力和更强的电源兼容性。 低侧电流感应通常也需要高压摆率的运放以应对一些系统故障情况。对OPA2990和OPA2191的功耗水平来说,两者的压摆率可以说很高:OPA2990静态电流120 μA,压摆率为4.5 V/µs,OPA2191静态电流为140 μA,压摆率为5.5 V/µs。 由于这两颗运放都可以在36V和40V下工作,因此也非常适合高侧电流感测功能。与低侧电流感测相比,高侧电流感测的一个主要优势是能够检测出短路。高侧电流感测在电源和负载之间的分流电阻上使用差分放大器拓扑结构,如图2所示。 图2:高侧电流感测电路 在设计高侧电流感测电路时,必须考虑运放的共模电压。共模电压由图2中的母线电压和由电阻R2和R3形成的电阻分压器来设置。由于共模电压通常等于母线电压,因此拥有轨到轨输入输出的放大器最适合此功能。OPA2990和OPA2191均具有轨到轨共模输入范围,并且在36V(OPA2191)和40V(OPA2990)电源供电范围内都支持轨到轨输出。 温度感测 在许多应用中,温度感测对于控制环境状态或确保安全的工作条件至关重要。测量温度的系统需要通过缩放和放大传感器输出来获得大小合适的信号输入到ADC,从而确保精确的测量。图3显示了如何配置运放来检测正温度系数(PTC)热敏电阻的电阻输出,并将该信号放大到ADC。 Figure 3: Temperature sensing with PTC circuit 图3:带PTC电路的温度感测 OPA2990和OPA2191可在-40°C至125°C的温度范围内工作,这对于环境温度预计发生显著变化的温度感测功能非常有用。此温度范围也强调了低温漂运放的重要性。对于通用应用,OPA2990的失调温漂为0.5 μV/°C;对于需要向ADC发送极其精确信号的系统,OPA2191的温漂为0.15 μV/°C。 运放实现比较器功能 对于具有多路复用器友好型输入的放大器,它的设计旨在使其能够很好地与多路复用器的大电压瞬变特性相连接。这些放大器的内部输入结构不使用背对背二极管进行静电放电保护,如图4a所示。相反,这些多路复用器友好型输入的设计使得运放的输入差分电压范围可以扩展到全电源电压范围,这使得OPA2990和OPA2191在闭环和开环比较器类似的拓扑结构中非常实用。 图4:OPA2990输入保护不限制差分输入能力(a) 常规输入保护限制差分输入能力(b) 为您选择合适的放大器 TI的全新高电压放大器减少了各种运放的数量,简化了材料清单,只需选择一颗运放就能满足您的系统要求。OPA2990和OPA2191为需要多运放功能的系统提供了非常灵活的选择。它们可以与多种其他芯片产品搭配,包括多路复用器、传感器和ADC。以上就是高压放大器的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-24 关键词: 德州仪器 放大器 高压

  • 汽车显示模块的背光控制是怎么一回事

    汽车显示模块的背光控制是怎么一回事

    跨阻抗或光电二极管配置的运算放大器(运算放大器)经常用于整个汽车的背光控制,以便为驾驶员提供舒适的观看体验并节省电力。使用运算放大器代替更复杂的光传感器可带来更大的灵活性和定制。汽车显示系统 - 头部单元,远程显示器,集群或平视显示器(HUD) - 利用电路检测到的环境光水平,根据光强度或一天中的时间调整背光亮度,通常通过模拟 - 数字转换器(ADC)或微控制器单元(MCU)。 光电二极管放大器电路的目标是将来自光电二极管的低电平电流转换成有用的电压。为此,运算放大器采用光电二极管配置,如下图所示。光电二极管可以检测许多不同的光源,包括可见光,红外线和紫外线。当光电二极管暴露在更多光线下时会产生更大的电流,从而增加电路的输出电压。选择最佳的电流 - 电压运算放大器对系统的性能至关重要。互阻抗放大器将光电二极管与运算放大器的输出电压隔离开来,并降低光电二极管看到的阻抗。通常,此设计实现了具有低偏置电流的JFET或CMOS输入运算放大器,以减少DC误差并降低由于降低的输入电流噪声引起的噪声。 最简单的跨阻抗放大器仅由反馈电阻和反馈电容组成,如下图所示。反馈电阻设置运算放大器的增益,可以使用所需的最大和最小电压以及 从光电二极管看到的最大电流。 始终需要一个反馈电容来维持电路的稳定性,从而补偿运算放大器反相输入端的光电二极管电容。 所用电容的值应基于所选的反馈电阻值和放大器所需的带宽。 由于反馈电阻和反馈电容的组合,将形成极点,并且放大将在该极点频率之上下降。因此非常有必要测量运放的增益带宽以保证电路的稳定,该增益带宽取决于光电二极管的结电容,运算放大器的差分输入电容,反相输入的共模输入电容以及反馈电阻和电容的选择值。 对于汽车功能,必须在运算放大器的非反相输入端施加一个较小的偏置电压,以便在没有输入电流时输出不会在负电源轨上饱和,就像在黑暗中一样。通常,正电压电源的电阻分压器用于偏置地上的同相输入,如下图所示。通常,0.1 V偏置电压被认为是可接受的,偏置网络电阻可以设计为实现非反相运算放大器输入端的电压。另外,需要另外一个电容器来滤除Vref电压,并且与直接连接到地的电阻器并联放置。电容器的值直接影响转角频率,应设计得足够低,以防止电源噪声传递到输出端。该反向偏置将导致从零反向偏置情况下减小的光电二极管结电容,但电路的响应将更快。另外,反向偏压改善了高频性能。在该光电二极管放大器电路设计中可以找到用于正确设计电路的其他方法。还可以对以前的光电二极管放大器电路进行深入分析。 光电二极管放大器允许设计人员根据需要定制电路。 通过战略性地选择任何汽车级运算放大器或修改电路中的元件,设计人员可以控制增益,确保正确的输入偏置电流,或增加补偿以解决任何独特的稳定性问题。例如,设计人员可以定制光电二极管放大器电路的增益用于扩展ADC的输入范围。此外,还有许多汽车级运算放大器适用于每种特定应用。例如,TI的TLV6001-Q1专为75μA的极低电平光电二极管电流而设计,可在1MHz的扩展带宽上工作。另外,TI的LM2904-Q1由两个独立的频率补偿运算放大器组成,增益带宽积为0.7 MHz。使用运算放大器为自动调节提供了经济的解决方案:这些运算放大器的成本低于每1千美元0.25美元,而执行相同功能的集成电路每1千克成本为1.14美元,性能几乎没有增加。 TI提供各种运算放大器解决方案,以满足各种特定需求。光电二极管放大器电路是一种简单而灵活的方式,可自动调节许多汽车系统的背光。 TI广泛的运算放大器和资源库有助于正确的电路设计,使您能够为背光控制量身定制完美的解决方案。汽车显示系统中的跨阻抗配置将导致自动背光控制,其简单,便宜且有效。 来源:Teardown

    时间:2020-05-22 关键词: 汽车电子 放大器

  • 分频电路的优点

    分频电路的优点

    在一个扬声器系统里,人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件,而分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分,分频电路所起到的作用就更为明显。 分频电路的优点 首先要弄清楚扬声器的工作原理(实际也并不复杂,普通高中生也应该能明白),扬声器的最基本的理论基础就是电磁感应原理。扬声器的通电螺线圈产生磁场,与扬声器的磁场相互排斥或吸引令振膜振动发生。而当一个电信号完成它的使命消失的时候,振膜依然有惯性,通过惯性运动,导体切割磁感线也会产生感生电动势,而此时感生电流产生的磁场将会产生一个与运动相反的力矩,将扬声器振膜拉回原始位置。 以上即是扬声器完成一个信号周期运动的最理想、最简单、最基本的形式(再最理想的状态下,人们希望扬声器振膜能够完全受电磁控制,给出一个电流振膜就应该到达规定位置,不会产生多余的振动),虽然扬声器的运动远没有这么简单,但是这即是人们分析问题的基础(即使是最简单的信号,对扬声器进行冲击后也会产生二次、三次的感生电动势,原理与上面所提类似)。 在这里,感生电动势是电子分频技术的关键点,因为产生的感生电动势与扬声器加速后的最终速度有关,在产生感生电动势后,能产生多大的电流需要看功放至扬声器间的回路阻抗来决定,而这将是产生力矩大小的关键因素。阻抗小的系统,电流相对就会较大,产生的感生力矩也会更大。扬声器回复到原始位置的速度也就越快。至此人们可以得出比较清晰的结论:功放至扬声器间的阻抗越小越好。换句话说就是功放至扬声器的回路阻抗越小(高阻尼系数,高制动性),其对扬声器的控制力就越强,在听感上就会产生声音干净、瞬态反映好、速度快的特点,这是第一。 低频过载可能性降低的问题其实与上面的优势是相联系的,可以说低频过载可能性降低是单个放大器工作频率变窄的结果或好处之一。由于音频信号的中低频占据了整个信号能量的大部分,因此传统的放大器(假设采用的是同一款功放IC),在回放电平较大的信号时,如果先全频放大的话,很可能出现削顶失真。而先分频再放大的话,则有可能避免这一点。首先,高频信号可以不受中低频的影响单独放大;其次,截掉高频信号后,降低了放大带宽要求,功放IC在放大时,冗余度也更宽裕了,这对提升回放音质的确是有好处的。 电子分频(或称有源、主动分频)网络有以下优点:1.瞬态响应得到改善;2.每只放大器工作频带变窄;3.低频过载可能性降低;4.动态范围提高;5.互调失真小;6.各单元灵敏度便于控制六大优点。人们现在仅就已经掌握的资料对其中几点进行讨论。 分频电路 1.瞬态响应得到改善 首先要弄清楚扬声器的工作原理(实际也并不复杂,普通高中生也应该能明白),扬声器的最基本的理论基础就是电磁感应原理。扬声器的通电螺线圈产生磁场,与扬声器的磁场相互排斥或吸引令振膜振动发生。而当一个电信号完成它的使命消失的时候,振膜依然有惯性,通过惯性运动,导体切割磁感线也会产生感生电动势,而此时感生电流产生的磁场将会产生一个与运动相反的力矩,将扬声器振膜拉回原始位置。 以上即是扬声器完成一个信号周期运动的最理想、最简单、最基本的形式(再最理想的状态下,人们希望扬声器振膜能够完全受电磁控制,给出一个电流振膜就应该到达规定位置,不会产生多余的振动),虽然扬声器的运动远没有这么简单,但是这即是人们分析问题的基础(即使是最简单的信号,对扬声器进行冲击后也会产生二次、三次的感生电动势,原理与上面所提类似)。 在这里,感生电动势是电子分频技术的关键点,因为产生的感生电动势与扬声器加速后的最终速度有关,在产生感生电动势后,能产生多大的电流需要看功放至扬声器间的回路阻抗来决定,而这将是产生力矩大小的关键因素。阻抗小的系统,电流相对就会较大,产生的感生力矩也 会更大。扬声器回复到原始位置的速度也就越快。至此人们可以得出比较清晰的结论:功放至扬声器间的阻抗越小越好。换句话说就是功放至扬声器的回路阻抗越小 (高阻尼系数,高制动性),其对扬声器的控制力就越强,在听感上就会产生声音干净、瞬态反映好、速度快的特点,这是第一。 2.每只放大器工作频带变窄 由于采用了先分频再放大的电路设计,因此每组放大器所接收到的音频信号频带,相对传统的功率分频电路放大器来说都会变窄。 3.低频过载可能性降低 低 频过载可能性降低的问题其实与上面的优势是相联系的,可以说低频过载可能性降低是单个放大器工作频率变窄的结果或好处之一。由于音频信号的中低频占据了整 个信号能量的大部分,因此传统的放大器(假设采用的是同一款功放IC),在回放电平较大的信号时,如果先全频放大的话,很可能出现削顶失真。而先分频再放 大的话,则有可能避免这一点。首先,高频信号可以不受中低频的影响单独放大;其次,截掉高频信号后,降低了放大带宽要求,功放IC在放大是,冗余度也更宽 裕了,这对提升回放音质的确是有好处的。

    时间:2020-05-21 关键词: 扬声器 放大器 分频电路

  • 音频功放的关键指标 

    音频功放的关键指标 

    功放的主要技术参数 功放的主要参数有:输入灵敏度、谐波失真度、信噪比、频率响应、阻尼系数、转换速率。 1.输入灵敏度: 是指功放所需最小输入信号电平,它是要求将音源信号放大到足够推动后级功放所需要的必要条件。 2.谐波失真: 谐波畸变是放大器的一个非常重要的指标, 谐波畸变是一种非线性畸变, 它是由工作中放大器的非线性特性引起的, 失真的结果是产生了一种新的谐波分量,使声音失去了原来的色调, 严重的声音发破,失真 。谐波失真也有奇数甚至第二点, 奇次谐波会使人烦躁、厌恶、容易被人感知。 有些放大器听起来烦人, 感觉很累, 或由更大的失真引起。对放大器的最大影响是失真程度, 一般高保真要求谐波失真低于 0.05%, 越低越好。 除了谐波失真外, 还有互调失真、交叉失真、销波失真、瞬态失真、相位畸变等, 这些都是影响放大器质量的主要原因。评估的有效性, 首先要看其失真, 就像意大利的 Sinfoni (诗芬尼) 放大器的总谐波失真小于0.01%。 3.信噪比: 值越大, 越好, 一般使用 (s/n), 具有信噪数的信电ps和噪声功率 Pn 比, S/n增幅 10Lgss pn)随着信噪比和输入信号电平的增加, 信噪比逐渐增大, 但当输入信号电平达到一定值时, 信噪比基本保持不变。 根据高保真度要求, 信噪比也应达到90dB 以上, 进口高档放大器往往高达 110-120dB, 其性能可以想象。有些信噪比后面是 A 字,A计权指的是通过加权网络测量结果后的噪声信号,因为人们对高频和低频频带噪声的敏感性相对较低,所以有这样一种方法:信噪比。 计权噪声更直观地代表了人们实际感受到的噪声信号状态。总之, 信噪比越大, 表明信号中的噪声越小, 声音的质量越好, 音乐的重播就越清晰、干净、层次合理。 4.频率响应: 早期俗称功率带宽,指谐波失真不超过规定值时,功放的1/2额定功率频带宽度,即有高低端下跌-3dB的两个频率点之间所包括的频带,称之为功率带宽。 5.阻尼系数: 主要针对低频, 是直接影响低音音质的一个非常重要的技术参数。众所周知,喇叭的口径越大,低音的相对越好,但声音池的运动惯性也就越大, 这种惯性使得很难与音频信号运动同步。 往往显示出声音浊度不是清晰,特别是在100-400Hz 低频,容易引起声音染色,人的声音模糊, 很不自然。有的改装后的汽车低音喇叭, 低频信号强颤振多, 低音尾随严重, 这是音频惯性造成的音色。 6.转换速率: 放大器的转换率对高音重播的质量和性能有很大影响。转化率越快, 高音质量越好, 捕捉的高频信息就越准确。 高档放大器可以做10到几十个 V/us,低中档放大器一般都没有标记出来,这个转换率的价值高和低,与设计材料有密切的关系,但也不应该太高,过高就会产生人耳听不到超过20KHz 的超调信号,不仅对提高音质没有效果, 而且容易烧毁高音喇叭。 音频功放的关键指标  音频功放在蜂窝电话、便携式设备以及音响等领域都得到了广泛应用。在不同的应用领域,对于音频功放的参数指标的侧重点会有所区别。例如在手机领域侧重于对射频干扰的抑制能力,而在音响中更关注失真和频响特性。因此,根据市场需求对音频功放的关键技术指标进行定位,已经成为一个非常具有挑战性的课题  音频功放的基本参数包括静态工作电流(IDD)、关断电流(ISD)、输入失调电压(Vos)总谐波失真加噪声(THD+N)、输出功率(PO)等指标。另外诸如信噪比(SNR),电源抑制比(PSRR),增益(GAIN)、效率(η)、噪声(Noise)等参数也是衡量一个音频功放不可缺少的技术指标。当然,像THDN,SNR,PSRR,GAIN等参数都是在每一个固定频率,例如1KHz作为激励得到的,所以这些参数的扫频曲线,可以体现音频功放在整个音频范围(20Hz-20KHz)内的性能。 关键指标  音频功放从功能上可以分为很多类,无论单通道、立体声、驱动耳机还是驱动扬声器,在共同的应用领域内关注的指标都是相似的。目前Audio Precision的音频分析仪可以自动完成大部分参数的测试,已成为业内的一个评判标准。    可量化的指标  总谐波失真加噪声(THD+N)  THD+N是英文“Total Harmonic Distortion + Noise”的缩写,译成中文是“总谐波失真加噪声”。THD+N技术是极为吸引人的,因为输出中除了纯测量信号的任何成分都会使测量指标下降。低的THD+N测量结果不仅说明谐波失真低,而且也说明哼鸣声,干扰信号,以及宽带白噪声也是比测量值低(或等于测量值)。THD+N在音频测试中得到了广泛应用。    对于音响和高端手机用户来说,THD+N体现了音频功放的失真度,是非常重要的指标。为了完整地考察音频功放在整个音域内的表现,图 1所示的扫频曲线也是非常重要的,根据音频放大器和扬声器的特性在外围电路做适当的调整,可以得到令人满意的音色。 输出功率(PO)  输出功率是指在指定电压下,满足一定的失真度(THD+N)时,音频功放在负载上的输出能力。需要注意的是,比较这个参数的时候,要注意测试条件的区别,特别对于D类功放而言。因为不同的负载(扬声器是感性负载),不同的滤波器,不同的失真度要求会对测试结果产生很大影响。  对于低端手机用户和音响用户而言,输出功率的大的音频功放更有吸引力,因此要求输出功率在不失真的情况下尽可能的大。很多芯片供应商则直接把输出功率作为规格书的标题以增加卖点。  电源抑制比(PSRR)  提到音频放大器在手机中的应用,就不得不提到PSRR这个参数。PSRR (Power supply rejecTIon raTIo)是音频放大器的输出对于电源纹波的抑制能力。  在 TDMA 和 GSM 手机中,最严重的电源电压噪声来自 RF 级的开与关。GSM 电话的开关频率为 217Hz。当 RF 功率放大器接通时,从电源获得高电流,这时电源下降高达 500mV。PSRR 差的音频放大器将在扬声器产生大于 217Hz 的谐波“咔咔”噪声。图 2为PSRR为60dB的放大器对GSM信号的抑制能力。  相对而言,手机用户更关注217Hz的PSRR,因为这个参数直接影响到免提时的通话质量。如果处理不慎,再优美的音色夹杂了干扰声也是让人不堪忍受的。当然,这个指标也不是万能的,因为射频干扰不仅出现在电源,耦合到输入端和输出端的噪声也是需要慎重考虑的因素。 未量化的指标  以上提到的参数指标都是已经量化的,可以由音频分析仪完成自动测试。可是这些指标并不能涵盖所有的应用需求。还有很多现象出现在不用的应用环境中,却无法用一个统一的标准去衡量。   Pop Click  Pop ClicK是音频功放在打开或关闭过程中,音频瞬变信号在或扬声器中产生的杂音。   美信提出了用KCP来衡量Pop Click的大小,不过目前常用的方法还是以实际环境中的听觉效果作为最终的评判标准。    射频抑制能力  音频功率放大器的三大噪声源为:电源噪声 、输入耦合的噪声和输出耦合的噪声。射频干扰的方式又分为传导和空间辐射。因此音频功放射频抑制能力,很难用固定的指标去描述。以手机为例,不同的功放在设计良好的手机中都可以正常工作,只有在射频干扰比较严重的系统中,抑制能力较强的芯片才能脱颖而出

    时间:2020-05-21 关键词: 射频 放大器 音频功放

  • 气动调节阀常见故障及处理

    气动调节阀常见故障及处理

    气动调节阀是石油化工企业广泛使用的仪表之一。它准确正常地工作对保证工艺装置的正常运行和安全生产有着重要的意义。因此加强气动调节阀的维修是必要的。 检修时的重点检查部位 检查间体内壁:在高压差和有腐蚀性介质的场合,阀体内壁、隔膜阀的隔膜经常受到介质的冲击和腐蚀,必须重点检查耐压耐腐情况; 检查阀座:因工作时介质渗入,固定阀座用的螺纹内表面易受腐蚀而使阀座松弛; 检 查阀芯:阀芯是调节阀的可动部件之一,受介质的冲蚀较为严重,检修时要认真检查阀芯各部是否被腐蚀、磨损,特别是在高压差的情况下,阀芯的磨损因空化引起 的汽蚀现象更为严重。损坏严重的阀芯应予更换;检查密封填料:检查盘根石棉绳是否干燥,如采用聚四氟乙烯填料,应注意检查是否老化和其配合面是否损坏; 检查执行机构中的橡胶薄膜是否老化,是否有龟裂现象。 常见故障及处理: 1、调节阀不动作 首先确认气源压力是否正常,查找气源故障。如果气源压力正常,则判断定位器或电/气转换器的放大器有无输出;若无输出,则放大器恒节流孔堵塞,或压缩空气中的水分聚积于放大器球阀处。用小细钢丝疏通恒节流孔,清除污物或清洁气源。 如果以上皆正常,有信号而无动作,则执行机构故障或阀杆弯曲,或阀芯卡死。遇此情况,必须卸开阀门进一步检查。 2、调节阀卡堵 如果阀杆往复行程动作迟钝,则阀体内或有黏性大的物质,结焦堵塞或填料压得过紧,或聚四氟乙烯填料老化,阀杆弯曲划伤等。调节阀卡堵故障大多出现在新投入运行的系统和大修投运初期,由于管道内焊渣、铁锈等在节流口和导向部位造成堵塞从而使介质流通不畅,或调节阀检修中填料过紧,造成摩擦力增大,导致小信号不动作、大信号动作过头的现象。 遇到此类情况,可迅速开、关副线或调节阀,让赃物从副线或调节阀处被介质冲跑。另外还可以用管钳夹紧阀杆,在外加信号压力的情况下,正反用力旋动阀杆,让阀芯闪过 卡处。若不能解决问题,可增加气源压力、增加驱动功率反复上下移动几次,即可解决问题。如果还是不能动作,则需要对控制阀做解体处理,当然,这一工作需要很强的专业技能,一定要在专业技术人员协助下完成,否则后果更为严重。 3、阀泄露 调节阀泄漏一般有调节阀内漏、填料泄漏和阀芯、阀座变形引起的泄漏几种情况,下面分别加以分析。 (1)阀内漏 阀杆长短不适,气开阀阀杆太长,阀杆向上的(或向下)距离不够,造成阀芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致不严而内漏。同样气关阀阀杆太短,也可导致阀芯和阀座之间有空隙,不能充分接触,导致关不严而内漏。解决方法:应缩短(或延长)调节阀阀杆使调节阀长度合适,使其不再内漏。 (2)填料泄漏 填料装入填料函以后,经压盖对其施加轴向压力。由于填料的塑性变形,使其产生径向力,并与阀杆紧密接触,但这种接触并非十分均匀,有些部位接触的松,有些部位接触的较紧,甚至有些部位根本没有接触上。调节阀在使用过程中,阀杆同填料之间存在着相对运动,这个运动叫轴向运动。在使用过程中,随着高温、高压和渗透性强的流体介质的影响,调节阀填料函也是发生泄漏现象较多的部位。造成填料泄漏的主要原因是界面泄漏,对于纺织填料还会出现渗漏(压力介质沿着填料纤维之间的微小缝隙向外泄漏)。阀杆与填料间的界面泄漏是由于填料接触压力的逐渐衰减,填料自身老化等原因引起的,这时压力介质就会沿着填料与阀杆之间的接触间隙向外泄漏。 为了使填料装入方便,在填料函顶端倒角,在填料函底部放置耐冲蚀的间隙较小的金属保护环,注意该保护环与填料的接触面不能为斜面,以防止填料被介质压力推出。填料函与填料接触部分的表面要精加工,以提高表面光洁度,减小填料磨损。填料选用柔性石墨,因为它的气密性好、摩擦力小,长期使用变化小,磨损的烧损小,易于维修,且压盖螺栓重新拧紧后摩擦力不发生变化,耐压性和耐热性良好,不受内部介质的侵蚀,与阀杆和填料函内部接触的金属不发生点蚀或腐蚀。这样,有效地保护了阀杆填料函的密封,保证了填料密封的可靠性,使用寿命也有很大地提高。 (3)阀芯、阀座变形泄漏 阀芯、阀座泄漏的主要原因是由于调节阀生产过程中的铸造或锻造缺陷可导致腐蚀的加强。而腐蚀介质的通过,流体介质的冲刷也会造成调节阀的泄漏。腐蚀主要以侵蚀或气蚀的形式存在。当腐蚀性介质在通过调节阀时,便会产生对阀芯、阀座材料的侵蚀和冲击,使阀芯、阀座成椭圆形或其他形状,随着时间的推移,导致阀芯、阀座不匹配,存在间隙,关不严而发生泄漏。 把好阀芯、阀座的材质选型关。选择耐腐蚀的材料,对存在麻点、沙眼等缺陷的产品要坚决剔除。若阀芯、阀座变形不太严重,可用细砂纸研磨,消除痕迹,提高密封光洁度,以提高密封性能。若损坏严重,则应重新更换新阀。 4、振荡 调节阀的弹簧刚度不足,调节阀输出信号不稳定而急剧变动易引起调节阀振荡。还有所选阀的频率与系统频率相同或管道、基座剧烈振动,使调节阀随之振动。选型不当,调节阀工作在小开度存在着剧烈的流阻、流速、压力的变化,当超过阀的刚度,稳定性变差,严重时产生振荡。 由于产生振荡的原因是多方面的,要具体问题具体分析。对振动轻微的,可增加刚度来消除,如选用大刚度弹簧的调节阀,改用活塞执行结构等;管道、基座剧烈振动,可通过增加支撑消除振动干扰;阀的频率与系统的频率相同时,更换不同结构的调节阀;工作在小开度造成的振荡,则是选型不当造成的,具体说是由于阀的流通能力C值过大,必须重新选型,选择流通能力C值较小的或采用分程控制或采用子母阀以克服调节阀工作在小开度所产生的振荡。 5、调节阀噪音大 当流体流经调节阀,如前后压差过大就会产生针对阀芯、阀座等零部件的气蚀现象,使流体产生噪声。流通能力值选大了,必须重新选择流通能力值合适的调节阀,以克服调节阀工作在小开度而引起的噪音,下面介绍几种消除噪音的方法。 (1)消除共振噪音法 只有调节阀共振时,才有能量叠加而产生100多分贝的强烈噪音。有的表现为振动强烈,噪音不大,有的振动弱,而噪音却非常大;有的振动和噪音都较大。这种噪音产生一种单音调的声音,其频率一般为3000~7000赫兹。显然,消除共振,噪音自然随之消失。 (2)消除汽蚀噪音法 汽蚀是主要的流体动力噪音源。空化时,汽泡破裂产生高速冲击,使其局部产生强烈湍流,产生汽蚀噪音。这种噪音具有较宽的频率范围,产生格格声,与流体中含有砂石发出的声音相似。消除和减小汽蚀是消除和减小噪音的有效办法。 (3)使用厚壁管线法 采用厚壁管是声路处理办法之一。使用薄壁可使噪音增加5分贝,采用厚壁管可使噪音降低0~20分贝。同一管径壁越厚,同一壁厚管径越大,降低噪音效果越好。如DN200管道,其壁厚分别为6.25、6.75、8、10、12.5、15、18、20、21.5mm时,可降低噪音分别为-3.5、-2(即增 增加)、0、3、6、8、11、13、14.5分贝。当然,壁越厚所付出的成本就越高。 (4)采用吸音材料法 这也是一种较常见、最有效的声路处理办法。可用吸音材料包住噪音源和阀后管线。必须指出,因噪音会经由流体流动而长距离传播,故吸音材料包到哪里,采用厚壁管至哪里,消除噪音的有效性就终止到哪里。这种办法适用于噪音不很高、管线不很长的情况,因为这是一种较费钱的办法。 (5)串联消音器法本法 适用于作为空气动力噪音的消音,它能够有效地消除流体内部的噪音和抑制传送到固体边界层的噪音级。对质量流量高或阀前后压降比高的地方,本法最有效而又经济。使用吸收型串联消音器可以大幅度降低噪音。但是,从经济上考虑,一般限于衰减到约25分贝。 (6)隔音箱法 使用隔音箱、房子和建筑物,把噪音源隔离在里面,使外部环境的噪音减小到人们可以接受的范围内。 (7)串联节流法 在调节阀的压力比高(△P/P1≥0.8)的场合,采用串联节流法,就是把总的压降分散在调节阀和阀后的固定节流元件上。如用扩散器、多孔限流板,这是减少噪音办法中最有效的。为了得到最佳的扩散器效率,必须根据每件的安装情况来设计扩散器(实体的形状、尺寸),使阀门产生的噪音级和扩散器产生的噪音级相同。 (8)选用低噪音阀 低噪音阀根据流体通过阀芯、阀座的曲折流路(多孔道、多槽道)的逐步减速,以避免在流路里的任意一点产生超音速。有多种形式,多种结构的低噪音阀(有为专门系统设计的)供使用时选用。当噪音不是很大时,选用低噪音套筒阀,可降低噪音10~20分贝,这是最经济的低噪音阀。 气动用调节阀的日常维护 当调节阀采用石墨一石棉为填料时, 大约三个月应在填料上添加一次润滑油,以保证调节阀灵活好用。如发现填料压帽压得很低,则应补充填料,如发现聚四氟乙燥填料硬化,则应及时更换;应在巡回 检查中注意调节阀的运行情况,检查阀位指示器和调节器输出是否吻合;对有定位器的调节阀要经常检查气源,发现问题及时处理;应经常保持调节阀的卫生以及各 部件完整好用。

    时间:2020-05-18 关键词: 调节器 放大器 调节阀

  • 电源系统的高效可靠的维持方法,你知道吗?

    电源系统的高效可靠的维持方法,你知道吗?

    你知道如何保持电源系统的高效可靠吗?DC-DC 转换器输入端的电容在保持转换器稳定性方面发挥着重要的作用,并有助于滤除输入端的电磁干扰(EMI)。DC-DC 转换器输出端的大电容则会给电源系统带来艰巨的挑战。DC-DC 转换器的许多下游负载需要电容才能正确工作。这些负载可以是脉冲式功率放大器或输入端需要电容的其它转换器。 如果负载端的电容值超过直流电源系统设计能够处理的极限,电源系统的电流可能在启动和正常工作期间超出其最大额定值。电容还能引起电源系统的稳定性问题,导致错误的系统操作和过早的电源系统失效。 遇到给大电容负载供电的情况下,在电源系统中实现一些简单的技术功率保持在其就能保持高效和可靠的设计。缩短启动时负载电容两端施加的电压上升时间可以使电源系统的电流保持在其额定范围内,在正常工作期间控制流入电容的充电电流可以使电源系统的额定范围内,而调整 系统的控制环路可以保持电源系统的稳定,并使电源系统的电压保持在其额定范围内。 启动时的考虑因素 在电源系统启动时,典型的 DC-DC 转换器都有一个标准的上升时间,这个时间由内部误差放大器基准的上升时间来确定。放置在转换器输出端的放电电容将呈现为低阻抗负载。在这种低输出阻抗的情况下,转换器的少数开关周期可能导致电容上产生足够高的电压变化,并迫使转换器输出电流超出其额定值。这个电容可以通过转换器输出端较高阻抗路径进行预充电。这个高阻抗元件将限制进入电容的充电电流,直到电容被充电到一个预先定义好的电压值。一旦达到预先定义好的电压值,就可以将高阻抗路径移除或用一个低阻抗器件(如 FET)短路掉。 转换器可以通过这条更低阻抗的路径提供最大额定电流。当 FET 将这条阻抗路径短路掉时,将允许转换器的满幅电压给电容充电。FET 的导通时间以及电容与转换器电压之间的压差决定了将电容充电到满幅电压所需的充电电流,因此将预定义电压值设定为 FET 导通不会造成转换器超过 其额定电流的那个点非常重要。图 1 所示的框图可以用来将电容充电到预设的最小电压。U2 用于控制 FET 以便在必要时短路电阻 Z,U1 电路与 U2 一起用来设置导通电压和负载使能。 图 1:电容预充电框图 在启动时,转换器将电容看作是负载以及电容之后的系统负载。如果在高阻抗预充电期间系统负载需要消耗来自电容的电流,那么电容可能 就达不到预设的充电电压。DC-DC 转换器的许多下游负载都有欠压锁定功能,在欠压锁定状态它们只需很小的电流。如果负载在预设充电电压之上没有欠压锁定功能,那就应该使用外部使能信号。如果负载本身是阻性的,可以在电容充电完成后用串联开关使能到负载的电压。图 2 显示了一个给 10mF 电容充电的系统的电压和电流。 图 2:给一个 10KuF 电容充电的 12V 直流转换器 一旦电容被充电,负载就可以开始从电容和 DC-DC 转换器抽取电流。有些负载要求快速获得电流,如果这个要求超出了转换器带宽能力,电流将由电容来提供。一旦电流由电容来提供,电容上的电压就会下降: 其中 Vdrop 是电容上的压降,I 是需要的电流值,C 是电容值,dt 是抽取电流的时长。转换器将把电容重新充电到最初的值,这样做的时候转换器输出电流可能超出其额定值。转换器和完全放电电容之间的压差除以两个电压之间的电阻决定了想要的再次充电电流。为了减少系统损耗,两个电压之间的电阻通常很低,因此想要的再次充电电流可能高于转换器的最大值。由于电容电压接近转换器的设定点电压,超出转换器 最大电流值也就可能意味着超过转换器的最大功率值。 为了防止转换器在正常工作时超过其额定电流和额定功率,可以使用图 3 中的电流控制框图来控制高 di/dt 事件之后的再次充电电流。这个电路可以监视分流电阻上的电流,并通过主动调低转换器电压来限制再充电电流。转换器和电容之间受限制的这个电压差将限制电容的再充电电流,从而保证转换器在其电流和功率极限范围内。当电容电压上升时,转换器电压也随之上升,直至达到它的设定值。 图 3 所示的限流方法可以与图 1 中的预充电方法结合起来使用,实现更快的启动过程。预充电电路可以将电容充电到转换器的最小调整电压,然后转换器再以最大额定电流给电容全速充电。控制输出电压的上升速率可以达到控制给电容充电的电流的目的。然而,大多数 DC-DC 转换器 都只有距它们的标称设定电压很窄的控制或调整范围。典型的调整区间是±10%。有些制造商可以提供更宽的调整范围,转换器甚至可以调低 到标称设定电压的 -90%。电压调整范围越小,对使能电路的要求就越低,因为下游负载通常在接近它们的工作电压最小值时具有欠压锁定功能。 稳定性考虑 一旦转换器在启动和工作期间被保持在其极限范围之内,那么接下来我们必须确保系统的稳定性。DC-DC 转换器输出端的大电容可能降低系统的相位余量,从而引起振铃现象。为了保证转换器稳定工作,必须有一个最小值的电阻与电容串联在一起使用。引线或导线电阻、FET 和电容的等效串联电阻都是这个电阻的有效组成部分。找到这个电阻最小值的最佳方法是使用网络分析仪,并通过运行系统分析功能来判断相位和增益的余量。如果没有网络分析仪,也可以在系统中连接阶跃负载来分析转换器的电压和电流波形,确保没有代表着不良稳定性的过多振铃。 一旦电压环路趋于稳定,就可以检查图 3 中的电流控制环路,分析它对系统稳定性的影响。这个电流控制环路位于 DC-DC 转换器的控制环路内,其带宽应远小于系统环路的交越频率,因此两个环路不会发生交互。在电力补偿网络集成在转换器内部的转换器系统中,转换器制造商可以提供足够的信息为电流控制环路设置一个合适的交越频率。一些转换器制造商允许设计师通过调整电力控制环路来优化特定应用的性能。 图 4 显示了一个具有外部控制环路的转换器。这个控制环路可以经过优化提供峰值系统性能。在电源系统的响应时间对正确系统工作至关重要的应用中,这种外部控制环路是很重要的。周期性脉冲负载应用就是这种情况,其中的转换器必须在下一个电源脉冲之前给电容再次充电。应该用网络分析仪或阶跃负载测试验证系统的稳定性。不稳定的系统可能产生超出电源系统元件额定值的电压偏移,最终导致电源系统故障。以上就是保持电源系统的高效可靠的方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-15 关键词: 电容 放大器 额定电流

  • 运算放大器之GBW的基础知识,你知道吗?

    运算放大器之GBW的基础知识,你知道吗?

    你知道运算放大器之GBW吗?它有什么作用?运算放大器之GBW是怎么一回事,搞懂这个问题之前先了解什么是运算放大器?具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中,通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。它是一种带有特殊耦合电路及反馈的放大器。那么关于GBW会对电路有何影响呢?宏模型有固定的增益带宽积,下面我们一起去领悟吧~ 你可以使用SPICE中的通用放大器的模型来检测你的电路对增益带宽积的灵敏度。大多数基于SPICE的电路仿真器包含一个简单的运算放大器模型,因此你很容易就可以修改。TINA的仿真界面如图1所示。 首先将DC开环增益设置为1M(120dB)。然后,主极点的频率(单位为Hz)与其相乘将得到放大器的增益带宽积(单位为MHz)。在这个例子中,10Hz的主极点对应10MHz的增益带宽积。对于5MHz,10MHz和100MHz三种不同的增益带宽积,图2分别给出了对应的开环响应。 注意这个简单的模型存在第二个极点(有些人称它为不受欢迎的极点)。有时候,你会想要第二个极点处在一个非常高的频率,比如说10GHz。对于任何合理的增益带宽积,这将会形成一个理想的90°的相位裕量。在这个范例中,我将第二个极点设定为100MHz,等于我仿真时最 大的增益带宽积的值。在100MHz增益带宽积的响应中,你可以看到第二个极点的影响,它将会使得开环响应在100MHz的地方开始弯曲。它使得单位增益带宽大约为78MHz,和一个具有78MHz增益带宽积的运算放大器的情况很相似。运算放大器的单位增益带宽和增益带宽积并不一定是相同的值。 对于有源滤波器的设计,很难判断增益带宽积的需求,它是一个可以应用这种技术的很好的例子。图3中使用FilterPro来设计切比雪夫滤波器,它会给出一些增益带宽积值的推荐,然而它的设计准则可能会比一些情况更严格。对于这个设计而言,它推荐了100MHz或更大的增益带宽积来达到近乎理想的滤波器设计特性。如图2所示,我设定三种增益带宽积(5MHz,10MHz,100MHz)来对设计进行仿真。从结果中可以得出小于100MHz的增益带宽积已经是符合要求的。对于最 终的仿真,你应该使用你所选择的运算放大器的宏模型。 我使用了TINA中的参数步进功能,改变主极点从而改变增益带宽积。其它仿真器也有类似的功能。当然,也可以手动地修改参数。无论是哪种方式,改变通用运算放大器的增益带宽积将帮助你洞察增益带宽积对电路的影响。以上就是运算放大器之GBW解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-15 关键词: 放大器 运算 gbw

  • 精密运算放大器提高工业控制电子精确度的原理

    精密运算放大器提高工业控制电子精确度的原理

    (文章来源:电子工程世界) 工业电子控制的发展要求有测量和精确控制设备位置、角度和旋转的能力。这些应用,如装配机器人、表面和阀门致动器,不仅有潜力提供更高质量的成品,还可以让工人从恶劣的环境中撤离,提高安全。 随着应用从过去的纯机械转向现在的混合机械和电气系统,机械工业设备必须在广泛变化的条件下运行,这提出了挑战。为使工业集成电路能够实现这些能力,在各种环境条件下的精度是绝对要求。这些新系统必须在相同的环境中运行,并且具有与它们所替换的机械系统相同或比其更高的可靠性。 当我们想到机械系统时,首先想到的是运动。一些东西需要转动,它需要向上、向下、向左或向右移动。使用数字控制实现真实世界运动的一个关键要素是解析器,解析器控制系统的运动。驱动解析器的关键半导体器件是运算放大器。这类要求的一个例子如下所示,解析器电路可用于工业机器人手臂等应用。(图1)在这个例子中,信号传递给运算放大器,从而驱动解析器旋转工业机器人的手臂。 精确运动、旋转度或直线运动测量不仅要求精密,而且要求时间和温度的一致性。无论世界各地的工厂位置,由过程控制器发起的输入在所有极端环境都产生相同的运动很重要。同样重要的是,从交付的第一天起就有一致的移动,并在整个10多年的工业生命周期中提供一致的运动。 安森美半导体提供两种精密运算放大器NCS21911和NCV21911,是极佳的选择,能在宽温度范围(-40℃至125 ℃)满足精确性能的要求,并在工业市场所需的多年运行中保持这种性能。精密输入偏置电压和精密输入偏置电压随温度漂移的规格支持工业机器人应用于许多领域,如汽车制造。采用的创新技术是零漂移,大多数运算放大器的性能随着温度的变化和产品的老化而不同。零漂移的创新之处在于,运算放大器在内部自校正性能漂移。同样的零漂移技术,用于实现随温度非常低的偏移漂移,也校正了输入偏移电压随时间的漂移。见表1。 工业系统设计人员的任务是设计必须在极端环境条件下运行的系统,极端环境条件涵盖在北极勘探石油和天然气、安全穿越热带巴拿马运河。NCS(V)21911的零漂移技术旨在通过自校正以前必须由系统设计人员来校正的环境变化,使设计人员的工作更容易。同样的技术也适用于其他应用,包括航空、汽车和体重秤,为每种应用都带来许多好处。      

    时间:2020-05-13 关键词: 工业控制 放大器

  • WLAN双频低噪放电路的设计及测试仿真

    WLAN双频低噪放电路的设计及测试仿真

    简介 高集成低成本的射频电路目前已经成为便携式无线设备设计的基本原则,而接收灵敏度已经成为无线网络应用的瓶颈。低噪声放大器在保证无线设备稳定接收信号起到了重要的作用。本文主要描述了满足IEEE 802.11g/a标准的双频低噪放的设计与实现。这种双频低噪放封装在3mm*3mm模块内,只需要两个额外的旁路电容即可实现器件性能。 双频低噪放 能够同时覆盖IEEE 802.11g/a标准的双频的低噪放必须同时在2.4GHz和5GHz频段上具有低电流、高增益和低噪声的特性。另外,5GHz频段的放大器必须覆盖4.9GHz-5.9GHz的带宽,因为不同的国家在5GHz频段的具体频率有所不同,这表示低噪放必须在20% 的带宽范围内表现相同的性能。 这篇文章讨论的是能够同时满足2.4GHz和4.9GHz-5.9GHz频段的WLAN双频低噪放设计。这种低噪放的制造工艺采用安华高特有的增强型pHEMT GaAs工艺,3mm*3mm塑料封装。 表格1显示了双频低噪放的主要性能参数 显然以上这个双频低噪放的特性是非常具有挑战性的,而且这种特性必须满足批量生产制造的要求。图1显示了800微米工艺的场效应晶体管在不同偏置电压下的噪声系数特性,测试误差在0.05dB左右,噪声特性非常优秀。 图1、NFmin vs Id and Vd for a 800 μm gate width pHEMT FET 仿真模型是从不同的器件中提取,包括小信号和大信号特性。精确模型需要在ADS软件器件库中获取,这种模型适用于宽偏置范围,这点对设计师比较重要能够找到最优的解决方案。 2.4GHz低噪放设计 2.4GHz低噪放需要用到级联结构,两级设计能够提供更高的增益和电流再利用。另外级联结构能够在相同的电流驱动下获得更高的线性,图2显示级联结构的原理图。 图2、Cascode LNA for the 2.4 GHz band Q1和Q2形成了增益级联场效应晶体管结构,电感L2和电容C2形成L-C振荡器负载用于在2.4GHz输出信号。Q1源极电感到地能在提供反馈的同时改善输入匹配和噪声。Q1栅极的输入阻抗可由以下公式计算: 公式中的gm是Q1的跨导,Ls是Q1源端的总感抗值,这个值是晶圆间的金线连接和PCB的通孔电感之和。L3用于贴片元件低噪放器件的输入端匹配,需要尽可能靠近输入端来减小噪声系数阻抗。电容C3是Q2的射频旁路电容。电容C1和C8是隔直电容。场效应晶体管Q4起到镜像电流偏置作用。Q2栅极电压由电阻R1和R2分压提供,场效应晶体管Q3起到关断开关作用。 在2.4GHz频段,寄生参数效应明显的影响器件性能,包括绕线电感的插损和封装接线的耦合效应。例如,Q2漏极的L-C谐振电路需要封装在芯片内部,因此需要严格的模型仿真。绕线电感的仿真结果如下图 图3、Inductance value vs. frequency and number of turns 图4、Q factor vs. frequency and number of turns Figure 图3和图4显示电感和Q值随频率的变化曲线。这些仿真结果用于电路级元件来仿真完整的低噪放器件。不需要优化电路,这些仿真结果也显示2.4GHz中心频率的峰值增益。在高频条件下,电感的金属化部分产生的表面效应相当于串联电阻。增益,噪声系数和回波损耗都需要满足规格指标。在ADS软件中的进一步优化能有效的改善性能。下图显示了优化后的低噪放性能。 图5、Gain, return loss and Noise Figure of the 2.4 GHz LNA after optimizaTIon 5GHz低噪放设计 不同于2.4GHz低噪放,5GHz的低噪放需要在20% 的带宽内保持增益和噪声系数的平坦性。两级放大器能够满足这些规格要求,图6显示5GHz低噪放设计原理图。 在每一级放大器中仍然采用了感性负载,L2和L4均集成在芯片里。输入阻抗和噪声匹配采用2.4GHz设计中类似的处理方式,即采用源极电感和栅极分流输入电感。R10和C3构成的R-C反馈电路用于第二级改善输出匹配。电感L3和电容C2形成了高通级间匹配。这种匹配补偿了由第一级造成的负增益,因此总的增益能够形成以5.5GHz为中心的频率的带通效应。C3是匹配网络的射频对地电容。R4和C4构成的R-C网络通过C3提高放大器的稳定性。Q2的源极通过背面过孔接地。 ADS不同的模型能够实现无源器件的非理想特性。封装接线的耦合效应在5GHz设计中比较明显,各种模型通过仿真能够精确的模仿实际性能。图7显示了理想元件下的5GHz低噪放仿真结果(a)和优化后的非理想元件仿真结果(b)。 图6、SchemaTIc of a two-stage LNA for 5-6 GHz band 图7、Gain, return loss and Noise Figure for ideal components (red) and non-ideal components (blue) 在S22表中显示了非理想参数模型下增益峰值移动现象。更完全的仿真是在多端口S参数下进行版图仿真,如图8所示。 图8、Momentum simulaTIon of the complete layout 仿真结果显示电感耦合效应明显的影响了频率响应特性。电感耦合通过高电流密度区域影响了器件的1dB压缩点性能,仿真结果如图9 图9、5 GHz LNA simulaTIon result with Momentum data 图10、Fabricated die picture of the dual band LNA 双频低噪放的测量与仿真结果对比如图11和12。两者之间的差异主要是晶圆与PCB地的相互作用和芯片塑料封装造成的影响。这些因素导致器件的频率响应特性曲线移动和降低电路元件的Q值,进一步影响到S22响应特性和高频增益曲线。忽视这些影响,符合WLAN 频段的响应曲线能够表现出好的噪声系数和增益特性。 图11、Measured (solid) vs. simulated (dotted) performance for 2.4 GHz LNA 图12、Measured (solid) vs. simulated (dotted) performance for 5-6 GHz LNA 结论 双频WLAN低噪放需要进行权衡设计。文章中显示的E-M仿真和电路级仿真都是紧凑设计中不可缺少的。在2.45GHz频段,低噪放特行如下:增益17dB,电路14mA,噪声系数0.9dB,输入P-1dB是-5.5dBm,输入IP3是5.5dBm。在5GHz频段,低噪放特性如下:增益22-24dB,电路22mA,噪声系数1.5dB,输入P-1dB是-14dBm,输入IP3是-2dBm。在模块中采用了一种输入匹配设计,这种双频低噪放采用3mm*3mm塑料封装,只需要两个额外的旁路电容即可实现器件性能。

    时间:2020-05-08 关键词: 无线 射频 放大器

  • Maxim发布业界最小的LiDAR IC,加速自动驾驶汽车平台设计

    Maxim发布业界最小的LiDAR IC,加速自动驾驶汽车平台设计

      微型、宽带互阻放大器和高速比较器为LiDAR模块增加32路附加通道,且保持整体方案尺寸不变   中国,北京 — 2020年2月26日—Maxim Integrated Products, Inc (NASDAQ: MXIM) 宣布推出业界速度最快、尺寸最小的光探测及测距 (LiDAR) IC,帮助实现更高速的汽车自动驾驶。与最接近的竞争方案相比,MAX40026高速比较器和MAX40660/MAX40661宽带互阻放大器可提供2倍以上带宽,在相同尺寸的单个LiDAR模块内增加32路附加通道,单模块达到128个通道 (竞争产品为96路),从而使高速公路上的自动驾驶行驶速度提高10mph (15km/h)。   随着汽车自动驾驶行驶速度从35mph 提升到65mph甚至更高,LiDAR因其能够提供精准的物体测距而在汽车传感器的融合中发挥着越来越重要的作用。与最接近的竞争产品相比,MAX40660/MAX40661互阻放大器(TIA)可提供2倍以上带宽,在相同尺寸LiDAR模块中支持的通道数增加33%,为光接收器提供更高分辨率的图像,从而实现更高的自动驾驶行驶速度。与最接近的竞争方案相比,MAX40026高速比较器与MAX40660/1 TIA的总体系统尺寸减小5mm2,允许开发人员在空间受限的汽车平台中引入更多通道。上述IC符合AEC-Q100认证,满足汽车行业严苛的安全要求,增强型静电放电(ESD)保护、失效模式影响与诊断分析(FMEDA)可有效支撑系统级的ISO 26262认证。   主要优势   ·小尺寸: MAX40026 TDFN封装尺寸为4mm2,MAX40660/1 TDFN封装尺寸为9mm2,拥有业界最小的总体方案尺寸。   ·业界最高精度: Maxim的TIA支持128路通道,拥有业界最宽频带 (MAX40660为490MHz) 和2.1pA/√Hz输入参考噪声密度,可LiDAR应用实现更高精度测量;此外,MAX40026的低传输延迟失真 (10ps) 也有利于固定和运动物体的高精度检测。   ·低功耗: MAX40660/1在低功耗模式下耗流降低80%以上。   评价   · “高性能传感器需要优异的信号链产品支持。我们非常高兴能够与Maxim合作开发一组联合评估套件,一起将宽带LiDAR方案推向市场。”First Sensor公司市场营销总监Conny Heiler表示。   · “为了给装配完成的汽车增加下一代LiDAR测距功能,汽车工程师需要更高精度、更低功耗和更小尺寸的解决方案。”Maxim Integrated汽车核心产品事业部业务总监Veronique Rozan表示:“我们全面提升的LiDAR方案可支持更先进的驾驶员信息识别技术以及更快的汽车安全性,用于下一代汽车导航系统开发。”   供货及价格   ·MAX40026ATA/VY+T价格为4.09美元,可通过Maxim官网及特许经销商购买。   ·MAX40660价格为3.95美元(1000片起,美国离岸价),可通过Maxim官网及特许经销商购买。   ·MAX40661价格为3.74美元(1000片起,美国离岸价),可通过Maxim官网及特许经销商购买。   ·提供 MAX40026EVKIT# 评估套件,价格为71.40美元。   ·提供 MAX40660EVKIT# 评估套件,价格为102.90美元。   ·提供 MAX40661EVKIT# 评估套件,价格为102.90美元。

    时间:2020-05-06 关键词: maxim 放大器 自动驾驶汽车 lidar

  • ROHM开发出高级车载仪表盘用2.8W大输出扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”

    ROHM开发出高级车载仪表盘用2.8W大输出扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”

    ~非常适用于自动驾驶和ADAS所需的各种语音输出~ 全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都市)面向具有自动驾驶和ADAS功能的汽车的仪表盘(以下简称“汽车仪表盘”),开发出满足汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100的2.8W输出AB类单声道扬声器放大器“BD783xxEFJ-M”(BD78306EFJ-M / BD78310EFJ-M / BD78326EFJ-M)。 近年来,在汽车领域,随着自动驾驶和ADAS等技术创新的发展,车内所需的语音呈现多样化趋势,比如偏离车道时和检测到周围障碍物时发出的警告音、发动引擎时的欢迎语音、语音支持等。与此同时,车载仪表盘中输出声音的部件也由能够通过微控制器输出各种声音的扬声器放大器,取代了产生闪烁音的继电器和输出警告音的电子蜂鸣器,但这样就存在无法安全、稳定地输出大音量的课题。 “BD783xxEFJ-M”是面向希望大音量输出转向闪烁音、警告音以及欢迎语音、语音支持等各种语音的汽车仪表盘开发而成的扬声器放大器。该产品采用新型过电流保护电路,实现了以往很难兼顾的输出短路(引脚意外接触导致的损坏)保护和2.8W大输出。 另外,产品还满足汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100,支持工作温度高达105℃,因此即使在严苛的条件下也可在不损坏功能的前提下输出语音。不仅如此,除过电流保护功能外,还配备了温度保护和欠压保护功能,可保护产品避免异常情况的影响,实现了高可靠性。 本产品已于2019年8月开始出售样品(样品价格 300日元/个,不含税),计划于2020年3月起暂以月产2万个的规模投入量产。前期工序的生产基地为ROHM Hamamatsu Co., Ltd.(日本滨松市),后期工序的生产基地为ROHM Electronics Philippines, Inc.(菲律宾)。 未来,ROHM将继续面向语音日益多样化的高级汽车领域,开发高品质、高可靠性的产品,继续为打造安心且舒适的车内环境贡献力量。 <新产品特点> 1. 具有过电流保护功能,且实现了2.8W大输出 以往的过电流保护电路,必须将保护电路的工作阈值设置为低于扬声器放大器可输出的最大电流的值,因此存在最大输出受限的问题。 而ROHM独创的新型过电流保护电路,在大输出时也不会发生波形失真,无需限制输出。因此,“BD783xxEFJ-M”可同时实现以往很难兼顾的过电流保护导致的输出短路保护和大输出(4Ω负载、失真率10%时,最大2.8W输出)。 2. 可靠性高,支持车载应用中的严苛环境 “BD783xxEFJ-M”符合汽车电子产品可靠性标准AEC-Q100,支持工作温度最高达105℃。同时,采用功率封装,可减少输出大音量时的发热量,因此即使在严苛的条件下也能够在不损害功能的前提下输出声音。另外,不仅具有过电流保护功能,还配备了温度保护和欠压保护功能,可防止异常发热导致损坏和电池瞬断时产生意外的POP音。 <赛普拉斯半导体公司的参考板采用本产品> “BD783xxEFJ-M”已被搭载于赛普拉斯半导体公司的车载用微控制器Traveo™ Cluster MCU家族S6J3360系列的评估板中,可在接近实际使用的环境下轻松进行评估。 <产品阵容> 此次开发的产品的输出增益为+6dB(BD78306EFJ-M)、+10dB(BD78310EFJ-M)、+26dB(BD78326EFJ-M)。预计产品阵容中会推出输出增益+6dB~+26dB的以2dB为间隔的共11款机型。 <应用示例> 非常适用于 ■车载仪表盘面板 ■车辆紧急呼叫系统 ■需要语音功能的ADAS相关应用 等根据车内各种情况输出通知音、警告音、语音导航的应用。

    时间:2020-05-04 关键词: 扬声器 放大器 rohm 自动驾驶 adas

  • 农村4G网络很差,有什么办法解决吗?

    农村4G网络很差,有什么办法解决吗?

    虽然现在4G网络的覆盖率很大,但是在一些偏远的山村依旧存在手机信号很弱,网络不好的情况。除了能正常地打电话以外,是没办法连接网络的。如果是因为手机的问题,可以更换成4G手机或者是携号转网。那么农村手机信号不好,4G网络很差,有什么办法解决吗? 中国的三大运营商移动、联通、电信都有加强在农村区域的4G覆盖。因此,即便是一些村镇里面也能够连接上4G网络,但不排除一些十分偏远的地区或者是自然村。要想实现全面覆盖所花费的人力物力也是非常大的,有些村庄只有几户人家要想完成覆盖,并没有那么容易。 在工信部的要求下,三大运营商的覆盖率要达到98%。在这几年的4G网络投资下,已经有了很大的覆盖率。中国移动在农村覆盖的低频是900M的Band8,中国电信则是使用800M低频的Band5。由于一些比较老的手机不能支持这两个频段,因此也是4G网络非常差的原因。解决的办法可以更换新的4G手机。或者安装林创手机信号放大器,这个办法比换4G手机更划算。还有一种方法就是携号转网。有的运营商在不同地区的覆盖率是不同的,如果发现自己这个地区的某一个运营商网络比较好,那么可以将自己的手机号转到这个运营商。 如果发现更换手机和携号转网都不管用,最大的原因就是这个地区的基站不行或者没有被覆盖。最好的就是建议找运营商来进行投诉,让运营商加快覆盖效率。

    时间:2020-04-28 关键词: 中国移动 中国联通 放大器 4g信号

  • 您真的能通过运算放大器实现ppm精度吗?

    您真的能通过运算放大器实现ppm精度吗?

    工业和医疗设计推动产品的精度和速度日益提高。模拟集成电路行业总体能够跟上速度的发展要求,但在精度要求上却有所不足。许多系统都竞相迈入1 ppm精度之列,特别是如今,1 ppm的线性ADC日益普遍。本文将介绍运算放大器的精度局限性,以及如何选择为数不多的有可能达到1 ppm精度的运算放大器。另外,我们还将介绍一些针对现有运算放大器局限性的应用改善。 精度(Accuracy)与数值相关:系统特性与绝对真实数值之间的差距。精密(Precision)是以数字形式表示的数值深度。在本文中,我们将使用精度一词,它包括噪声、偏移、增益误差和非线性度等系统测量的所有限制。许多运算放大器的某些误差在ppm量级,但没有个运算放大器的所有误差都达到了ppm量级。例如,斩波放大器可提供ppm级的失调电压、直流线性度和低频噪声,但它们的输入偏置电流和频率线性度存在问题。双极性放大器具有低宽带噪声和良好的线性度,但其输入电流仍可能导致内部电路误差(对于内部电路,我们将使用“应用”一词)。MOS放大器具有出色的偏置电流,但通常在低频噪声和线性度领域存在缺陷。 在本文中,我们将在转换函数中使用大致相当于1 ppm的非线性度表现谐波失真的–120 dBc失真。 非ppm放大器类型 让我们来看看非高线性度的放大器类型。线性度最低的类型即所谓的视频或线路驱动器放大器。这些都是直流精度不太好的宽带放大器:偏移达几毫伏,偏置电流在1 µA至50 µA范围内,并且1/f噪声性能通常较差。理想的直流精度在0.3%至0.1%之间,但交流失真可以介于–55 dBc至–90 dBc(线性度:2000 ppm至30 ppm)之间。 下一项分类是传统经典运放设计,例如OP-07,可能具有高增益、CMRR、PSRR以及良好的失调电压和噪声性能,但其失真却无法优于–100 dBc,特别是在达到1 kΩ或更高负载的情况之下。 然后,还有一些或新或旧的廉价放大器,其失真在负载超过10 kΩ的情况下都无法优于–100 dBc。 此外,还有音频放大器类运算放大器。它们相当实惠,且失真表现可能非常好。但是,它们的设计不合适且不能提供良好的失调电压和1/f噪声性能。此外,他们的失真或许在大于10 kHz后也不能变的更好了。 有些运算放大器旨在支持MHz信号的线性度。它们通常为双极性,并具备较大的输入偏置电流和1/f噪声。在该应用领域,运算放大器更多追求的是–80 dBc至–100 dBc程度的性能,实现ppm性能不太现实。 无论宽带及压摆率多大,电流反馈放大器也不能支持深线性度,甚至是适度的精度。它们的输入级有很多误差源,并且增益、输入和电源抑制性能都不高。电流反馈放大器还具有热漂移效应,会大幅拓展正常的建立时间。 然后,我们拥有现代的通用型放大器。它们一般具备1 mV的偏移和微伏级1/f噪声。支持–100 dBc失真,但在高负载时通常无法实现。 运算放大器的误差源 图1显示的是简化的运算放大器框图,并添加了交流和直流误差源。拓扑为带有输入跨导(gm)的单极点放大器,驱动输出缓冲单元的增益节点。尽管有许多运算放大器拓扑,但所示的误差源对它们全部适用。 图1.简化的运算放大器和误差源 输入噪声 有的输入噪声电压VNOISE包含宽带和1/f频谱成分。如果噪声的幅度类似或超过系统LSB,则无法准确地测量信号。例如,如果宽带噪声为6 nV/√Hz,系统带宽为100 kHz,那么输入端的有效值噪声则会达到1.9 µV。我们可以使用滤波器来降低噪声:例如,将带宽降至1 kHz可使噪声降至0.19 µV rms或1 µV p-p(峰峰)左右。频域的低通滤波可降低噪声幅度,就像ADC输出随时间推移而平均化一样。 不过,由于速度太慢,1/f噪声实际上无法过滤或均化。1/f噪声通常使用0.1 Hz至10 Hz频谱范围内生成的峰峰值电压噪声体现。大多数运算放大器的低频噪声都介于1 µV p-p至6 µV p-p之间,因而不太适合对直流精度要求高的ppm级别,特别是在提供增益的情况下。 图2显示的是优良的高精度放大器(LT1468)的电流和电压噪声。 图2.LT1468输入电压和电流噪声 在图1的输入端,还有偏置电流噪声源INOISE+和INOISE–。它们包含宽带和1/f频谱成分。INOISE乘以等效电阻会产生更多输入电压噪声。一般而言,同相端和反相端的两个电流噪声之间互不相关,不会随着两端输入电阻值相等而抵消,而是以rms方式增加。INOISE乘以输入等效电阻产生的噪声电压常常会超过1/f区的VNOISE。 输入共模抑制和偏置误差 下一种误差源是 。这体现在共模抑制比指标参数上,其中失调电压会随着相对于两个供电轨的输入电平而变化(所谓的共模电压,VCM)。使用的符号指示箭头方向的电源相互影响,通过它的分割线表示其可变,但可能是非线性变化。CMRR对信号的主要影响在于使线性部分与增益误差无法区分。非线性部分将会失真。图3显示了LT6018的CMRR。增加的线与CMRR曲线在该曲线分化到过载之前的极点相交。该线的斜率提供的CMRR = 133 dB。范围每相差30 V,CMRR曲线与理想线之间的偏差仅约为0.5 µV,表示ppm以下级别的输入非常成功。其他放大器的曲率可能更大。 图3.LT6018输入失调电压与VCM 失调电压(VOS)将归入此处的CMRR。斩波放大器的输入失调电压低于10 µV,相对于2 V p-p至10 V p-p的典型输入信号,接近于单ppm误差。甚至,最佳ADC的失调电压通常会多达100 µV。所以,10uV级的失调电压不会对运算放大器自身造成太大的负担;无论如何,系统本身会自动调零。与输入信号的共模电平相关的是ICMRR,即输入偏置电流及其随电源的变化情况。断线表明偏置电流会随电压变化,并且也可能不是线性变化。共有四个ICMRR,因为两个输入端有独立的偏置电流和电平相关性,并且每个输入端随两种电源的变化不同。ICMRR乘以应用电阻的阻值会增加电路的整体失调电压。图4显示了LT1468的偏置电流与VCM(ICMR规格)。添加的线所示的斜率为~8 nA/V,在使用1 kμΩ应用电阻或低ppm误差的情况下将为8 µV/V。它与直线的偏差约为15 nA,由此在1 kμΩ应用环境下会在26 V范围内产生15 µV的误差,或非线性度达0.6 ppm。 图4.LT1468输入偏置电流与VCM 输入级失真 图1显示了输入级,它们通常是由一对差分晶体管设计成跨导电路。图5顶部显示了各种差分放大器类型的集电极或漏电流以及差分输入电压。我们模拟一个简单的双极性对、一个跨线性电路(我们称之为“智能双极”)、一个低阈值(即非常大)的MOS差分对、一个带发射极电阻的双极性对(图5中已退化)和一个超越阈下区域而进入平方律机制运行的小型MOS对。使用100 μA的尾电流模拟所有差分放大器。 在显示图5底部所示的跨导与VIN之前,明确的信息不多。跨导(gm)是输出电流相对于输入电压的导数,使用LTspice®模拟器生成。语法当中包含d(),其在数学上等同于d()/d(VINP)。gmis的非平面度即运算放大器在频率下的基本失真机制。 对于直流,运算放大器的开环电压增益约为gm(R1||R2),但前提是输出缓冲区增益大约1。R1和R2表示信号路径中各种晶体管的输出阻抗,每个电阻均连接到一个供电轨或其他单元。这就是运算放大器中增益受限的基础。R1和R2不能保证为线性;它们可能导致空载失真或非线性度。除线性度之外,我们需要增益达到或超过一百万,才能实现ppm级的增益精度。 观察标准双极性晶体管曲线,我们可以看到它在该组中的跨导最高,但该跨导会随着输入从零伏开始变化而快速消退。这一点让人担忧,因为线性度的基本要求就是增益或gm恒定。另一方面,谁会在乎放大器的电压增益如此之高,以致于差分输入随输出电压的伏特级增加只能实现微伏级增加?下面是CCOMP。 图5.各种差分放大器的输出电流和跨导以及输入电压 CCOMP(CCOMPP和CCOMPM的平行线)会吸收gm在频率范围内的大多数输出电流。它可设定放大器的增益带宽乘积(GBW)。GBW可设定:在频率f下,放大器的开环增益为GBW/f。如果该放大器在f = GBW/10时的输出为1 V p-p,闭环增益为10,那么输入之间将有100 mV p-p。也就是,平衡±50 mV。请注意,图5中显示的标准双极性曲线在±50 mV时损耗了约一半的增益,从而保证了大规模失真。不过,智能双极仅损耗了13%的增益,阈下MOS损耗了26%,退化双极损耗了12%,平方律MOS损耗了15%。 图6显示了输入级的失真与振幅。在应用电路输出时将显示这些信息(乘以噪声增益)。输出失真可以继续增加,但不能减少。 图6.输入级的总谐波失真与差分输入电压 除智能双极的输入级之外,输入级的差分放大器显示失真与输入的平方成正比。在增益一致的应用中,输出失真与输入失真的影响相同。这是大多数运算放大器的主要失真来源。 请考虑一个采用双极输入的增益一致的缓冲区。若输出VOUT峰峰值电压,输入差分信号将为 我们估算 和 其中,GNOISE为应用的噪声增益。 1 ppm非线性度相当于–120 dBc谐波失真,比例为0.0001%。假定一个放大器使用双极性输入级,GBW为15 MHz,作为缓冲区的输出为5 V p-p,通过方程式2可得知该线性度的最大频率仅为548 Hz。上述的假设前提是放大器在较低频率下的线性度最低。当然,当放大器提供增益时,噪声增益增加,且–120 dBc的频率会下降。 阈下MOS输入级支持的–120 dBc频率最高为866 Hz,平方律MOS最高支持1342 Hz,退化双极最高支持1500 Hz。智能双极的失真不符合预测模式,人们必须根据数据手册进行估算。 我们可以使用更简单的公式 其中,K可从运算放大器数据手册的失真曲线中找到。 附加一点,许多运算放大器都是使用轨到轨输入级。大多数放大器通过两个独立的输入级都能实现此功能,即在输入共模范围内,不同输入级之间可以转换。这种转换会导致失调电压变化,还可能导致偏置电流、噪声乃至带宽变化。此外,基本上还会导致输出时出现开关瞬变现象。如果信号总是穿过交越区,那么则不能对低失真应用使用这些放大器。不过,对于相反的应用场合可以使用它们。 我们还没有讨论压摆增强型放大器。这些设计在差分输入较大的情况下不会耗尽电流。遗憾的是,差分输入较小的场合仍会导致gm出现与所讨论的输入幅度类似的变化,并且低失真仍需要有较大的频率环路增益。 由于我们要寻找的是ppm级的失真度,所以我们不会以接近压摆率限值的任何方式运行放大器,所以十分异常的压摆率不是ppm级频率线性度的重要参数,只考虑GBW即可。 前面,我们讨论了单极补偿设计模式的开环增益。并不是所有运算放大器都以该方式提供补偿。通常,开环增益可从数据手册的曲线中找到,而方程式中的GBW/(GNOISE × fSIGNAL)就是频率的开环增益。 增益节点误差 接下来,我们来看图1中的R1和R2。这些电阻连同输入gm提供放大器的开环直流增益:gm × (R1||R2)。原理图中绘制的这些电阻带有可变的非线性删除线。这些电阻的非线性度体现了放大器的空载失真度。而且,R1会从正电源施加影响,以致于直流正电源电压抑制比(PSRR+)约等于gm × R1。同理,R2负责PSRR–。请注意,为什么PSRR的幅度几乎等于开环增益?CCOMPP和CCOMPM向R1和R2注入类似的电源信号;它们在频率范围内设置PSRR+和PSRR–。 增益适度(<<106)的放大器的线性度可能很好,但适度增益会限制增益精度。 电源端口可能会导致失真。如果输出级驱动的负载较大,其中某个电源就会提供负载电流。在一定频率下,远端电源的远程调制能力可能很小,以致于运算放大器的旁路电容成为实际的电源。通过旁路电容后,电源电流下降。下降幅度取决于ESR、ESL和电抗,并且它们会造成电源干扰。由于输出为AB类,所以只有一半的输出电流波形会调制电源,形成平稳的谐波失真。频率范围内的PSRR可降低电源干扰。例如,如果我们观察到电源干扰为50 mV p-p,并希望PSRR抑制电源输入干扰使其在输出端降至低于5 µV p-p,则PSRR在信号频率下需达到80 dB。估算PSRR(f)~Avol(f),GBW为15 MHz的放大器在低于1500 Hz的频率下则会拥有充足的PSRR。 输出级失真 图1中的最后一项是输出级,输出级在本文中被视为缓冲区。图7展示了一个典型的输出级转换函数。 图7.不同负载的输出缓冲区的转换函数 对于不同的负载,我们可看到四种误差。首先是削波:尽管假设该输出级的标称增益为1,但它不完全是轨到轨输出级。这种情况下,甚至空载输出时,每个电源轨也会削波100 mV。随着负载增加(降低负载电阻),输出电压会逐步削减。显然,削波会严重影响失真,而且必须降低输出摆幅才能避免削波。 下一种误差是增益压缩,当转换函数的曲率达到信号极限情况时,我们会看到这种现象。随着负载增加,在电压早期阶段就会出现压缩。同削波一样,在这种机制下,通常无法实现ppm级失真。这种压缩通常是由输出级较小而难以满足输出需要的电流所致。最好的解决方案是,使放大器提供的线性、无压缩最大输出电流仅约为输出短路电流的35%。 另一种显著的失真来源在于交越区约为VIN = 0。空载时,交越扭结可能不那么明显。但随着负载增加,我们可看到绿色曲线的扭结增加。估算交越失真通常需要强大的电源电流。 最后一种失真比较难以理解。由于有些放大器电路输出正电压和电流,还有一些输出负信号,所以无法保证它们具有相同的增益,特别是在带负载时。图7显示了负载时负信号的增益减少情况。 通过环路增益可降低所有这些失真。如果输出级的失真为3%,那么环路增益需要为30,000才能达到–120 dBc电平。当然,这种情况发生在GBW/(30,000 × GNOISE)频率以下,对于15 MHz的放大器通常为1 kHz机制。 有些输出级的失真与频率有关,但也有许多输出级与频率无关。开环增益可抑制输出级失真,但该增益会随频率而下降。如果输出失真不随频率而变化,则增益损耗会产生输出失真,并随频率而线性增加。同时,输入失真会导致总体输出失真随频率而增加。这种情况下,总体闭环输出失真可能主要为输入失真,从而掩盖输出级失真的影响。 另一方面,如果输出级失真确实随频率而线性变化,那么环路增益下降除导致输入失真之外,还会导致另一种输出失真,该失真随频率的平方而变化,并且无法与输入失真区分开来。 低功耗运算放大器包含的输出级通常较少,静态电流低。输出失真可能主要是由这些放大器的输出级导致,而不是输入级。所以,至少需要2 mA电源电流才能获得低失真运算放大器,这种说法一定程度上是正确的。 ppm级精度的规格要求 在实际电平转换、衰减/增益和有源滤波器电路中,运算放大器需满足一些基本要求才能支持±5 V信号、适用于1 kΩ环境并实现表1所示的1 ppm线性度。 表1.ppm精度所需的运算放大器误差和幅度列表 现在,我们了解了运算放大器在ppm精度领域的局限性,那么我们该如何改善它们? 噪声:显然,首先要选择一款输入噪声电压不高于应用电阻组合噪声的运算放大器。这样可以降低应用电路的总阻抗,从而降低噪声。当然,随着应用的阻抗下降,通过它们的信号电流会增加,并可能使负载诱发的失真加大。在任何情况下,都不必使运算放大器级别的输出噪声远低于其驱动级别的输入噪声。 电流噪声会乘以应用阻抗,进而形成更多的电压噪声。在电流噪声很低的应用中,MOS输入非常吸引人,但它们的1/f电压噪声通常比双极性输入大。双极性输入的电流噪声为pA/√Hz级别,可能会产生较大的应用噪声,但1/f电流内容生成的应用电压噪声可能大于放大器的1/f电压噪声。一般而言,应用阻抗应小于放大器的VNOISE/INOISE,以避免IBIAS为主的应用噪声。双极性放大器的VNOISE越低,INOISE则越高。 帮助运算放大器实现最佳性能 减少输入误差 除选择CMRR优良的运算放大器之外,设计人员还可以选择用运放搭建反相放大电路而不是同相放大电路。在反相电路中,输入会与地面或一些基准电压源相连,完全不会引发CMRR误差。不过,并不是所有应用电路都能反相,而且通常负电源无法用于负信号偏移。图8显示了非反相电路和反相电路中应用的双极点Sallen-Key滤波器。 图8.非反相(左)和反相(右)Sallen-Key有源滤波器 如果两个输入端均包含应用电阻,则每个输入端的偏置电流乘以相应的电阻产生的电压误差会在输出端抵消,因此也可以抵消ICMR误差。例如,如果设置的放大器增益为10,附带900 Ω反馈和100 Ω接地电阻,则在正输入端安置串联的90 Ω(900Ω||100Ω)电阻即可抵消完全相等的输出偏置电流产生的电压误差。大多数双极性运算放大器的偏置电流搭配都很恰当,使得选择0.1%(而不是常见的1%)电阻即可实现最佳ICMR抑制。在图4中,补偿电阻与反相输入端-input串联放置。它们应能够被旁路通过。因为额外的输入电阻会导致噪声增加(电流噪声乘以连接的等效电阻)。 反相增益让我们能够使用包含轨到轨输入的运算放大器,而不必让信号穿过切换点(假设我们已偏置电源和共模输入电平,以避免切换电压)。 电源注意事项 输出电流将会调节本地的供电电源。电源信号将通过PSRR传输到输入端。被影响的输入会生成输出信号,围绕其环路运行。在1 kHz频率下,1 μF本地旁路电容的阻抗为159 Ω,远低于电源之间线路加上电源本身的阻抗。因此,本地旁路电容实际上在低于100 kHz的频率下没有效果。在1 kHz频率下,调控情况由远程电源控制。在1 kHz频率下,放大器可能达到90 dB电源抑制比。请注意,运算放大器电源端口的大部分电流包含了大量的信号谐波,所以我们希望从输出到供给电源的增益低于30 dB,以实现120 dBc的目标。要实现30 dB的增益,需要电源阻抗<30×负载阻抗。因此,500 Ω负载需要电源的阻抗小于17 Ω。这种情况可行,但是这样就不能在电源与运算放大器之间串联电阻和电感。在10 kHz频率下,要求则更加严格;PSRR将从90 dB降至70 dB,而电源阻抗则必须降至1.7 Ω。可行,但要求严苛。使用大型本地旁路可提供帮助。  图9.负载和电源电流环路 图10.复合放大器与单一放大器失真测试 从布局角度来看,了解输出电流环路的路径非常重要,如图9所示。 图9左侧的图表显示了驱动至负载的正电源电流,然后又通过地面回归负载。在整个接地路径中可能存在压降,以致于偶谐波电源电流的电压从信号源降至输出,从反馈分频器降至输出或输入地。不过,此地非彼地。图9右侧显示了一种传输电源电流的更好方式。电源电流从输入和反馈节点传出。 在高于100 kHz的更高频率下,电源线路的磁辐射可能成为失真来源。电源的偶谐波电流可通过磁性方式耦合到反馈网络的输入,从而使失真随频率大幅增加。在这些频率之下,审慎的布局至关重要。有些放大器采用的是非标准引脚;它们的电源引脚远离输入,有些甚至会在输入侧提供额外的输出端口,以避免磁干扰。 减少负载为主的失真 在高负载环境下,许多运算放大器的输出级都会成为主要的失真来源。您可以通过一些技巧来改善负载失真。其一,使用复合放大器,即一个放大器驱动输出,另一个放大器进行控制,如图10所示。 此电路通过LTspice仿真设计实现。LTC6240和LT1395的spice模型文件中包含失真回放功能的宏模型。大多数宏模型都不会尝试显示失真情况,即使显示,仿真结果也可能不准确。该工具(LTspice)可查看宏模型的文本文件,确实如此,这些宏模型的失真模拟效果非常不错。 图10右侧是LTC6240,提供的增益为2,驱动电阻为100 Ω,对于该放大器而言负载较大。图10左侧是一款复合放大器,输入端另设一个LTC6240,并有一款良好的宽带电流反馈放大器(CFA)作为独立放大器来驱动相同的负载。复合放大器的理念是,输出运算放大器已具备适度的低失真,并且通过输入放大器在频率范围内的环路增益可进一步减少该失真。对于独立放大器和复合放大器,我们的闭环增益都为2,但在复合放大器中,可以对LT1395单独设置其自身的增益(通过Rf1和Rg1设置为4),以降低控制放大器的输出摆幅。由于输入引发的失真随输出振幅的平方增加,由此可进一步减少控制运算放大器的失真。 图11显示了10 kHz、4 V p-p输出的频谱。 谐波失真的计算方式为:每个谐波电平(dB)减去基波电平(在10 kHz频率下)。如图底部所示,输入信号的失真约为–163 dBc,非常好,足以让人相信模拟效果。V(out2)来自于独立的LTC6240,失真为–78 dBc。也不错,但当然没有达到ppm级。 图11.复合放大器和常规放大器的失真频谱 图11顶部显示了复合放大器的失真,–135 dBc,相当出色。这么好的结果,我们能否相信?为了加以验证,中间部分显示了原理图上节点的失真。如果复合放大器输出端的失真接近于零,但输出放大器本身的失真确实有限,那么反馈过程会在其输入端(中间)为输出放大器失真设置负值。中间部分的失真为–92 dBc,这实际上与LT1395数据手册的曲线匹配!我仍会想,如果宏模型中体现出物理LTC6240输入CMRR或ICMR曲率,它们可能还会增加实际的电路失真。 遗憾的是,很少有宏模型包含失真。您必须阅读宏模型.cir文件的标题来查看其是否受支持。要了解失真是否与数据手册的曲线匹配,需要进行一些模拟。 复合放大器的补偿可能有点棘手,但在我们的示例中,第二个放大器的带宽比输入放大器高出10倍以上,只需少许Cf即可提供电路补偿。在此补偿架构中,如果控制放大器的总体增益中包括BW的带宽,那么输出放大器的带宽应>3 × BW,而总体带宽应保守设置为约等于BW/3。 为避免带宽损耗,我们可以使用增强放大器的方法。这样相比复合方案对失真的改善较小,但带宽及建立时间都会毫发无损。图12显示了测试原理图。 图12右侧显示了U2,即我们的独立LTC6240;左侧显示了两个LTC6240放大器。U1同独立放大器类似,控制输出,增益为2;U2的增益为3。U2在增强节点的输出电压大于U1的相应电压,所以U2会向输出端驱动输送电流。RBOOST和U2的增益可以配置,以使U2向Rl驱动输送96%的负载电流,并使U1保持轻载,从而改善失真。我们需要确保U2包含足够的裕量,以承载额外的摆幅。 LTC6240在kΩ范围内的负载失真主要为输入失真,但对于100 Ω负载则主要为输出级失真。图13显示了频谱结果。 同样,独立放大器在10 kHz频率下的失真为–78 dBc。增强型放大器提供的失真为–106 dBc;不像复合放大器那么好,但比独立放大器几乎高出30 dBc。不过,增强型放大器的带宽只会降低少许。 图12.增强型放大器与独立放大器的模拟设置 请注意,RBOOST微调了一下;如果将其改为52 ± 2 Ω,增强型失真则下降10 dBc,但随后发生的变化则较小,最高为±10 Ω。似乎U1有一些预期极性的适度负载。理想(无负载)或额外的增强电流会导致失真增加。 最好是,U2与U1有相同的群组延迟,以使增强信号与输出同时出现。U2的增益比U1高50%,因而闭环带宽较少,这意味着增强输出会使频率范围内的主要输出延迟。通过跨接在U1输入端的电阻,可将U1的带宽降至与U2相同的水平。这样可使U1的噪声增益等于U2,从而实现相同的群组延迟。该模拟器在10 kHz频率下没有改善;U1提供最佳失真,无延迟均衡。您需要尝试一下,才能了解在更高的频率下是否也是这种情况。如果放大器为电流反馈类型,那么可以通过降低Rf1和Rg1使U2的带宽升至U1的水平。 ppm级质量放大器推荐 表2显示了一些建议的接近ppm线性度的放大器的重要规格。 红色条目旨在提示读者:该参数可能不符合ppm级失真。该组当中最易于使用的更好的产品为AD8597、ADA4807、ADA4898、LT1468、LT1678和LT6018。 有些放大器需要解决其输入问题(同相放大应用可能存在问题),但仍能提供良好的失真:AD797、ADA4075、ADA4610、ADA4805、ADA4899和LTC6228。 图13.增强型放大器和常规放大器的失真频谱 表2.部分建议的接近ppm线性度的放大器的重要规格 表3.运算放大器对比(续) 结论 遗憾的是,商用型ppm精度放大器难以找到(如果可以找到)。市场上存在ppm线性放大器,但必须注意这些放大器的输入电流,它们可能会通过电路中的应用阻抗产生失真。这些阻抗可以降低,但在反馈中驱动它们会导致运算放大器输入端产生失真的风险。在特别低的输入电流和变动环境下使用运算放大器,可以通过调整电路中的应用阻抗以使运算放大器获得最佳失真,但这样会增加系统噪声。要达到ppm级线性度和噪声,需要认真挑选运算放大器并优化应用电路。

    时间:2020-04-15 关键词: ppm 放大器 运算放大器

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