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  • 你了解运放对电源电流的速度指标有什么影响吗?

    你了解运放对电源电流的速度指标有什么影响吗?

    你了解运放对电源电流的速度指标有什么影响吗?一个新的运放系列相对于电源电流的速度指标达到了业界领先水平。LTC6261 / LTC6262 / LTC6263 系列 (单、双、四路) 可在 240μA 的低电源电流下提供 30MHz 增益带宽乘积,并具有 400μV 的最大失调电压以及轨至轨输入和输出。结合 1.8V 至 5.25V 电源,这些运放可实现要求在低功率和低电压条件下提供不打折扣之性能的应用。 桥接式差分输出放大器 由于可依靠低电源电流获得这种带宽和噪声性能,因此实现超卓保真度所消耗的功率仅为便携式音频设备常见功耗的一小部份。鉴于 LTC6261 的独特功能,与有源滤波器一样,重温便携式音频设备头戴式耳机驱动器是一项合理的计划。 头戴式耳机扬声器阻抗的范围从 32Ω 至 300Ω;它们的响应率从 80dB 至 100dBSPL/1mW 及更高。例如设想一个具有 90dBSPL/1mW 响应率的头戴式耳机扬声器,它需要获取 100mW 输送功率以达到 110dBSPL。当其阻抗为 32Ω 时,RMS 电流为 56mA,电压为 1.8V;而当阻抗为 120Ω 时,RMS 电流则为 29mA,电压为 3.5V。 在采用一个 3.3V 电源和一个 LTC6261 放大器之输出的情况下,可能不具备产生 100mW 功率的足够驱动能力。然而,两个 180° 定相放大器的组合足以提供达到 100mW 以上输出功率所需的驱动能力。复制该桥式驱动电路可为左侧和右侧供电。 LTC6263 在一个小型封装中提供了 4 个放大器。从一个双放大器 LTC6262 驱动电路 (可以是左侧或右侧) 获得的数据示于图 2 和图 3。在采用高达 1VP-P 输入但无负载的情况下,两个放大器的基本电流消耗为 500μA。 图 1:音频头戴式耳机桥式驱动器 图 2:在不同负载条件下 LTC6262 桥式驱动器 THD 和噪声与频率的关系曲线 图 3:在不同负载条件下 LTC6262 桥式驱动器 THD 和噪声与幅度的关系曲线 (在 1kHz) 该电路包括两部分,首先是一个闭环增益 = 1.5 的反相增益级,还有一个随后的反相级。反相级的组合产生一个数值为 3 的单端输入至差分输出增益。当采用 500mVP-P 输入时,输出为 1.5VP-P、或 0.75V 最大值、或 0.53VRMS。当负载为 50Ω 时,500mV 输入产生约 5.6mW 的输出功率。在 1VP-P 输入条件下,该电路提供 22.5mW。请注意,这为 LTC6261 输出能够在有负载的情况下具备接近轨至轨的摆幅提供了帮助。 在实验室里第一次构建的这款电路产生了一个几百 Hz 的显著音调。结果是,正输入未在所有频率上作为一个 “AC 地” 进行良好的接地,因为没有对电压实施强力的固定。当采用单电源而非双电源时,需要固定电压。当使用单电源时,VM 不是地,而是一个生成的中间轨电压以使负输出拓扑能正确地工作。产生 VM 的电阻分压器具有大的电阻值 (例如:两个串联的 470k) 以尽量地减小额外的电源电流。一个大的电容器在低频条件下确保一个坚固接地。的确,增设一个大电容器 (1μF,它与并联的 470k 电阻形成一个极点) 消除了神秘的失真音调。 尽管具有低静态电流,但是该驱动器给一个头戴式耳机负载传递了低失真。在足够高的幅度下,失真在运放输出削波时大幅度地增加。当输出晶体管开始缺乏电流增益时,随着负载的增加将较早地出现削波。 便携式设备中的一个重要问题是电池消耗。大声播放的音乐或聆听者的音乐选择会影响电池的消耗速率。此类设备的最终使用方式不在设计师的控制范围之内。但是,静态电流并没有脱离设计师的管控范围。由于便携式设备在大部分时间都有可能处于闲置状态,所以静态电流是很重要,因为它持续地消耗电池电量。LTC6261 的低静态电流延长了电池放电时间。 结论 这里介绍的应用利用了 LTC6261 运放系列中提供的独特特性组合。这些器件的低静态电流并未削弱它们通常为更耗电的部件保留功率级别上执行操作之能力。在其通用性之外,增加了轨至轨输入和输出、停机和封装选择等特点。以上就是运放对电源电流的速度指标的影响,希望能给大家帮助。

    时间:2020-10-19 关键词: 扬声器 放大器 运放

  • 常用运放概述

    低档运放JRC4558。这种运放是低档机器使用得最多的。现在被认为超级烂,因为它的声音过于明亮,毛刺感强,所以比起其他的音响用运放来说是最差劲的一种。不过它在我国暂时应用得还是比较多的,很多的四、五百元的功放还是选择使用它,因为考虑到成本问题和实际能出的效果,没必要选择质量超过5532以上的运放。对于一些电脑有源音箱来说,它的应付能力还是绰绰有余的。     运放之皇5532。如果有谁还没有听说过它名字的话,那就还未称得上是音响爱好者。这个当年有运放皇之称的NE5532,与LM833、LF353、CA3240一起是老牌四大名运放,不过现在只有5532应用得最多。5532现在主要分开台湾、美国和PHILIPS生产的,日本也有。5532原来是美国SIGNE公司的产品,所以质量最好的是带大S标志的美国产品,市面上要正宗的要卖8元以上,自从SIGNE被PHILIPS收购后,生产的5532商标使用的都是PHILIPS商标,质量和原品相当,只须4-5元。而台湾生产的质量就稍微差一些,价格也最便,两三块便可以买到了。NE5532的封装和4558一样,都是DIP8脚双运放(功能引脚见图),声音特点总体来说属于温暖细腻型,驱动力强,但高音略显毛糙,低音偏肥。以前不少人认为它有少许的“胆味”,不过现在比它更有胆味的已有不少,相对来说就显得不是那么突出了。5532的电压适应范围非常宽,从正负3V至正负20V都能正常工作。它虽然是一个比较旧的运放型号,但现在仍被认为是性价比最高的音响用运放。是属于平民化的一种运放,被许多中底档的功放采用。不过现在有太多的假冒NE5532,或非音频用的工业用品,由于5532的引脚功能和4558的相同,所以有些不良商家还把4558擦掉字母后印上5532字样充当5532,一般外观粗糙,印字易擦掉,有少许经验的人也可以辨别。据说有8mA的电流温热才是正宗的音频用5532。  NE5532还有两位兄弟NE5534和NE5535。5534是单运放,由于它分开了单运放,没有了双运放之间的相互影响,所以音色不但柔和、温暖和细腻,而且有较好的音乐味。它的电压适应范围也很宽,低到正负5V的电压也能保持良好的工作状态。由于以前著名的美国BGW-150功放采用5534作电压激励时,特意让正电源电压高出0.7V,迫使其输出管工作于更完美的甲类状态,使得音质进一步改善,所以现在一般都认为如果让正电源高出0.7V音质会更好。5534的引脚功能见(图),价格和5532相当。而NE5535是5532的升级产品,其特点是内电路更加简洁,且输出级采用全互补结构。转换速率比5532更高。不过有个缺点就是噪声较大,频带不够宽,底电压工作时性能不够好,所以用于模拟滤波时效果不如5532理想。但在工作电压大于或等于15V时用作线形放大电路,音乐味会比5532好一些,所以其价格也比5532要贵两三元,其引脚功能和5532一样。  双运放AD827。这枚是AD公司的较新产品,它原本是为视频电路设计的,所以它的增益带宽达50MHZ,SR达到300V/us,它与EL2244一样都是目前市场上电压反馈型双运放的顶级货,一般的运放难望其项背。其高频经营剔透,低频弹跳感优越,其性能指标与实际听感全面胜过其他很多同类产品,音质被一些人形容为无懈可击。且在正负5V的供电下仍有优异的性能。但其价格也稍微昂贵,30多元。脚位功能和5532相同。  双运放OP249。该运放是美国PMI公司的产品,厂家声称是用以取代OP215、LT1057等运放的,LT1057是属于动态大,解析力高,音色冷艳清丽的一种,搭配东芝的暖色名管就很合适。而OP249则和它不同,其输入级采用JFET,主要特点是显中性,无什么个性,声音平衡、自然而准确,所以体现了HIFI的真谛。塑封的才15元,陶瓷封装30多元,具有较高的性价比。不过要是对音色的喜好有偏重的朋友可能不大喜欢。    双运放OP275、OP285:它们也是PMI公司的产品,内部电路采用双级型与JFET型混合结构。其音色很有个性,低噪声,声音轮廓鲜明,解析力高,声音柔顺,中频具有胆机柔美润泽的特点,人声亲近。价格适中,而且性能稳定。适合用来打摩声音单薄、毛糙的CD、解码或放大器。它们的封装形式和引脚功能也和5532一样。OP275现在的市面价格为10元、OP285 15元。    顶级运放OPA627。BB公司的OPA627是目前为止最高档的运放,也是采用场效应管输入方式,音色温暖迷人,但其价格简直吓人,达到150元,所以不是顶级的机器一般不会用到这么昂贵的运放,性能上是否能达到这个价格也见仁见智,不过听过OPA627的发烧友都一致认为AD827、LT1057等根本无法与之比拟。    胆味运放OPA604与 OPA2604。这两种运放都是Burr Brown公司的产品,OPA604为单运放,OPA2604为双运放。它们都是专为音频而设计的专用运放,音色醇厚、圆润,中性偏暖、胆味甚浓,是被誉为最有电子管音色的运算放大器。当年的价格也不低,但还是被许多音响发烧友选为摩机升级机器的对象。现在这两种运放的价格都已较为合理,OPA604为25元,OPA2604要40多元,发烧友用来摩机是不错的选择。

    时间:2020-09-09 关键词: 运放

  • 浅谈运放和功放的区别

    从输出功率上看: 功放强调对信号作功率放大,负载阻抗较低,既要求放大电压,同时要求输出足够的输出电流。例如楼上提到TDA2030,它的电压增益可以做到40DB,电流输出可以达到4.5A。 运放主要强调对信号作电压放大,负载阻抗一般较高,输出电流较小,一般不大于100mA。 从信号放大精度看: 功放精度一般较低,而运放精度较高。  其实你被教科书局限了,只学到某功能的其他原理,没有与一点实际联系起来.  在实际使用中,根据用途,把教科书上相同(或差不多)的功能分成不同的说法.  如模拟电子中开始就用了大篇幅讨论了三极管,只是说的全是公式与原理,书上没有与实际联系,然后是说运放.最后也提到功放,只是一般在学校不作要求.  "功放"是相对用途来说的,也是相对负载来说的.  例如在音响中须使用到功放.为何这里要有功放这个名称,为什么要使用到它?仅仅一个原因,因为最终发声的器件----扬声器,那"扬声器"的原理是怎样的?它是一个要较大电流来推动的器件,例如要交流几安的电流来使它发出很大的声音.(我这里就没用到什么术语了)  为了满足扬声器这个大胃王,就只能在其前面做一个可提供很大电流的电路来使它发音,这个电路就是电流放大器,正规名称叫功率放大器,简称"功放".  另外  220V到低压用变压器,仅仅是为了可提供较大的电流(功耗也考虑,只是不是最重要的). 

    时间:2020-09-09 关键词: 功放 运放

  • 使用运放构成电压跟随器的稳定性问题

        随着国内医疗水平的提高,很多医疗机构对仪器的技术要求不断提升,追求设备的综合化、专业化、智能化以及信息化,传统医疗器械的更新换代逐步开始,医疗器械及基础设施需求剧增,为监护仪等智能设备提供了广阔的市场空间。   系统介绍   医用监护仪逐渐成为医院最普通的电子仪器之一,在CCU、ICU病房和手术室、抢救室等场合广泛使用。从最初的心电监护发展到目前血压、呼吸、脉搏、体温、血氧饱和度、心输出向量、pH值等多种生理参数的测量,监护仪综合化、智能化、交互性逐渐增强,可以实现疾病的自动分析与诊断,支持报警功能,为更全面、更准确的掌握患者病情,提高医疗服务质量提供了更可靠的保障。   应用需求:   除了使用体积更小且满足支持液晶显示器的CPU卡,救护车的颠簸、强大的处理能力、低功耗、无污染等是面向医疗行业的电子仪器必须考虑的问题。   接口丰富   医用监护仪需要连接很多外接设备,例如:数据采集模块、显示终端、打印设备以及网络通讯等,如果没有足够的接口支持根本无法实现智能化的工作。   体积小巧   一方面是为了营造一个良好的医疗环境,另外,质量轻,体积小的设备方可便携移动、车载使用,提高设备使用率。   性能稳定   监护仪可实时、连续、长时间地监测病人的重要生命特征参数,具有很重要的临床使用参考价值,为监护病人和抢救病人提供第一手临床信息资料和多样的生命特征参数,一个细微的故障影响的便是一个病人的生命。   电源   因为救护车是12V直流电,而病房室内却通常只有220V交流电,在户外和医院走廊推行的过程中需要使用蓄电池,所以监护仪的电源设计兼顾交直流和电池的低功耗考虑。   解决方案   PCMB-6688采用AMD LX700(可选LX800)+ CS5536芯片组,超低功耗设计,提供超强性能。它具有强大的集成能力,在一个 96mm&TImes;90mm的板卡内集成了2个串行接口、1个并行接口、1个mini IDE接口、1个10/100M自适应以太网络接口、4个USB2.0接口,1个供扩展的PC/104+接口,集成的监护仪检测参数多,设计紧凑,体积小巧,既可用于病房,也可用于室外,可以定时、连续、长时间地检测病人的重要生命特征参数。   优势:   体积小   96mm&TImes;90mm标准规格设计,结构紧凑,小巧灵活,克服大多数工业板卡体积大的缺陷,在监护仪这样狭小的空间内同样游刃有余,便于安装,稳定耐用。   节能表现   采用AMD LX700(可选LX800) + CS5536芯片组,CPU频率为433MHz/500MHz,独特的低功耗、无风扇设计,整板功耗仅为6W,在提升处理能力和功耗方面有出色的表现,对于对性能和功耗有苛刻要求的医疗应用是一个绝对的理想选择。   

    时间:2020-09-09 关键词: 电压跟随器 运放

  • 运放构成的超声波接收电路

    运放构成的超声波接收电路

    运放构成的超声波接收电路由集成运放A.、A:、A 来构成.R.c 为滤波网络, 二极管D.?C R 为检波网络。(点击放大)

    时间:2020-09-08 关键词: 超声波 接收电路 运放

  • 运放参数之交流电源抑制比详解

    运放参数之交流电源抑制比详解

    运放中有一个极为重要的参数,那就是交流电源抑制比AC-PSRR。这个参数相对在实际的应用电路中显得更有价值,却时常被我们忽略。运放的datasheet参数表格中往往给出的是直流PSRR。而AC-PSRR往往以图表的形式给出,我们常常忽略了图表中的信息。然而,被我们忽略的常常是关键。下图是OPA376的datasheet中的PSRR图表,从图表中我们可以看出两点信息:(1)PSRR是随电源交流频率的上升而下降的,(2)正负电源的AC-PSRR不同。        以上两点会在应用电路中引起令人不快的问题,下图是说明了一个在电源上出现的峰峰值为100mV,频率为20kHz的纹波,会使放大电路的输出端增加一个20uV,20kHz的噪声信号。        通常,运放的应用电路中使用线性电源对运放供电,对运放的电源进行滤波。但在一些手持式设备为了提高效率,降低功耗,不得不使用开关电源对运放供电,开关电源的频率往往超过100kHz,甚至到MHz的水平。在这个频率点上,运放的PSR能力下降的非常快。如OPA376在100kHz时,PSRR只有50dB了。与高于100dB的DC-PSRR相去甚远。另一个问题在单电源的手批设备中,开关电容的“buck-boost”常被用来将正电源转化为负电源。看到上图中运放对负向电源的AC-PSRR后,会让我们出点冷汗了。         运放的PSRR就要是指电源电压变化引起输入失调电压的变化。因此可以参照测量失调电压的方法测量PSRR。把电源电压变化一个⊿Vcc,然后测量计算⊿Vios,就可以计算出PSRR。         上面提到运放使用开关电源供电时,由于PSRR随频率的上升而下降。使得运放在输出端有很大的纹波噪声。下面提供一个简单的办法,只适合于低功耗的运放。在DC-DC输出的电源与运放的电原之间加一个小电阻(如下图),如果运放的功耗小于5mA。则这个10欧电阻产生的压降小于50mV。         下面看一下这个电路的效果如下图,在100kHz时频响为-36dB这相当于给运放增加了36dB的PSRR。这个功耗损失换取这个效果还是很值得的。         另一个有效的方法是,使串心电容给电源滤波,串心电容是一种三端电容,但与普通的三端电容相比,由于它直接安装在金属面板上,因此它的接地电感更小,几乎没有引线电感的影响,另外,它的输入输出端被金属板隔离,消除了高频耦合,这两个特点决定了穿心电容具有接近理想电容的滤波效果。

    时间:2020-06-04 关键词: 电源抑制比 运放

  • 输入电容的详细解析,值得你学习

    输入电容的详细解析,值得你学习

    什么是输入电容?你知道吗?运放的输入电容参数经常使人困惑或是忽略。现在让我们明确这些参数怎样才是最好的应用。 运放电路的稳定性受输入电容的影响,它在反向输入端引入了一个相移,即到达反向输入端的反馈支路的延迟。反馈网络受输入电容影响形成了一个不想要的极点。引入输入电容来计算反馈网络的阻抗特性是保证运放电路稳定性的重要一步。但是,哪种电容有影响?差模电容?共模电容?还是都有? 运放输入电容一般可以在输入阻抗参数一栏找到,差模电容和共模电容都有标明。 输入电容模型如图 1:共模电容连接各个输入端到地,而差模电容连接在两个输入端之间。尽管双电源供电时没有地平面与运放相连接,我们可以把共模电容看作与负电源端相连,交流等效到地。 在需要关注稳定性的高频区域,运放的开环增益低,在两个输入端之间实际上存在一个交流电压。这将导致差模电容和共模电容一起作用,从而改变反馈信号的相位。因此,两个连接反向输入端的电容相加,加上 2pF 的导线的杂散电容。这个总电容与并联阻抗反馈网络(R1//R2)一起形成一个极点。 一般认为:此极点的频率应大于两倍的放大器闭环增益带宽。一个两倍闭环增益带宽上的极点将会减少电路的相位裕量约 27°。对于大多数电路,大于两倍闭环增益带宽一般是可以的。有些应用需要更苛刻的稳定条件或是驱动容性负载,也许会需要留更大的裕量。减小反馈网络的阻抗,或是考虑在反馈电阻上 R2 上加一个电容。 今天的通用型运放有着宽的带宽,从 5MHz 到 20MHz 甚至更高。原来适用于 1MHz 的运放反馈网络现在也许会出现问题,所以这就需要您认真检查和确认设计的稳定性。 好的运放模型能用精确的输入电容建模。1mV 的输入阶跃信号的瞬态响应测试信号不会引起过度的过冲和振铃现象。但是要记住,现实往往超出理论指导和仿真,这种类型的电路需要在最终的电路布局布线中作精细的调整。以上急速输入电容的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-25 关键词: 带宽 电源 运放

  • 运放压摆动作的深入理解,你知道吗?

    运放压摆动作的深入理解,你知道吗?

    什么是运放的压摆动作?它有什么作用?运放工程师都不陌生,但是运放的压摆动作经常被误解。这是为什么呢?本文将分类讨论这个问题。 运放输入级电路的两个输入端之间的电压通常非常小 ——理想情况下为零,对吗?但是,输入信号突然地改变会短暂打破反馈回路的平衡,在运放的输入端产生一个误差差分电压。这将会导致运放的输出产生变化来校正输入端的误差电压。误差电压越大,输出端电压变化得越快,直到输入端的差分电压足够大从而使得运放产生压摆。 如果输入足够大的信号,意味着加速器已经踩到了底,输出信号不可能变化得更快了。更大的输入并不会使输出变化得更快。图 1 用一个简单的运放电路解释了这个原因。闭环回路上有一个恒定的电压,使得运放输入端之间的电压为零。输入级的两个输入端之间是平衡的并且电流 IS1 相同地分配到三极管的两个输入端。对于该电路,当输入信号 Vin 是大于 350mV 的阶跃信号时,电流 IS1 只流向输入差分对管的一个三极管,该电流对米勒补偿电容 C1 充电或者放电。输出压摆率 SR 是 IS1 对 C1 充电的比例,等于 IS1/C1。 当然,有各种各样的运放电路来改善压摆率。有压摆增强电路的运放用来检测这种过载条件并且获得更多额外的电流来给 C1 快速充电,但是在这种情况下,压摆率还是受限制的。正端和负端的压摆率可能不完全相同。在这种简单的电路中,正端和负端的压摆率是接近相等的,但是在不同的运放中,这可能会随之变化。输入级的压摆信号(本设计是 350mV)可以从 100mV 到 1V 或者更多,这取决于不同的运放。 但是输出端的压摆不能响应输入信号的改变。输入端过载时,输出端不能随之发生变化。但是一旦输出电压接近其最终值,输入端的误差电压重新出现在线性区,变化率逐步减小,最终得到一个平滑的稳定值。 在运放压摆时,并没有内在的错误 ------ 对速度没有减小或提升。但是为了避免正弦信号的严重失真,信号的频率和输出信号的幅度必须有一定的限制以保证输出信号的最大斜率不会超过运放的压摆率。图 2 中,正弦信号的最大斜率是正比于幅度 Vp 和频率的。如果压摆率较小(小于所需压摆率的 20%),输出信号将会失真,类似于一个三角波。 对运放的压摆率来说,幅度较大的方波信号有非常陡的上升沿和下降沿。最终,一部分上升和下降沿被平滑为运放的小信号,如图 1 所示。 在同相电路中,不管增益是多少,350mV 的输入阶跃信号将会使运放产生压摆。 图 3 显示了输入信号为 1V,增益分别为 1,2,4 时运放的压摆。在不同的增益下,压摆率是相同的。增益为 1 时,输出波形最终转换为 350mV。在增益为 2 和 4 时,小信号的比例随之变大,因为反馈到反向输入端的误差信号被反馈网络衰减。如果增益大于 50,该运放可能不会压摆因为 350mV 的输入阶跃信号将会使输出饱和。 压摆率的单位通常是 V/us,也许是因为早期的通用运放的压摆率在 1V/us 左右。高速的运放有 1000V/us 的压摆率,但是你很少看见它被表达为 1kV/us 或者 1V/ns。而且,低功耗的运放可能写为 0.02V/us,而不写为 20V/ms 或者 20mV/us。并没有很好的原因来解释,这只是我们衡量压摆率的一种习惯。以上就是运放的压摆动作的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-25 关键词: 频率 压摆 运放

  • 电阻噪声的深入讲解,你知道吗?

    电阻噪声的深入讲解,你知道吗?

    什么是电阻噪声?它有什么作用?放大电路的噪声性能受到输入电阻和反馈电阻 Johnson 噪声(热噪声)的影响。大多数人似乎都知道电阻会带来噪声,但对于电阻产生噪声的细节却是一头雾水。在讨论运放的噪声前,我们先做个小小的复习: 电阻的戴维宁噪声模型由噪声电压源和纯电阻构成,如图 1 所示。 噪声电压大小与电阻阻值,带宽和温度(开尔文)的平方根成比例关系。我们通常会量化其每 1Hz 带宽内的噪声,也就是其频谱密度。电阻噪声在理论上是一种“白噪声”,即噪声大小在带宽内是均等的,在每个相同带宽内的噪声都是相同的。 总噪声等于每个噪声的平方和再开平方。我们常常提到的频谱密度的单位是 V/。对于 1Hz 带宽,这个数值就等于噪声大小。对于白噪声,频谱密度与带宽开方后的数值相乘,可以计算出带宽内总白噪声的大小。为了测量和量化总噪声,需要限制带宽。如果不知道截止频率,就不知道应该积分到多宽的频带。 我们都知道频谱图是以频率的对数为 x 轴的伯德图。在伯德图上,同样宽度右侧的带宽比左侧要大得多。从总噪声来看,伯德图的右侧或许比左侧更重要。 电阻噪声服从高斯分布,高斯分布是描述振幅分布的概率密度函数。服从高斯分布是因为电阻噪声是由大量的小的随机事件产生的。中央极限定理解释了它是如何形成高斯分布的。交流噪声的均方根电压幅值等于高斯分布在±1σ范围内分布的振幅。 对于均方根电压为 1V 的噪声,瞬时电压在±1V 范围内的概率为 68%(±1σ)。人们常常认为白噪声和高斯分布之间有某种关联,事实上它们没有关联。比如,滤波电阻的噪声,不是白噪声但仍然服从高斯分布。二进制噪声不服从高斯分布,但却是白噪声。电阻噪声既是白噪声也同时服从高斯分布。 纯理论研究者会认为高斯噪声并没有定义峰峰值,而它是无穷的。这是对的,高斯分布曲线两侧是无限伸展的,因此任何电压峰值都是有可能的。实际中,很少有电压尖峰超过±3 倍的均方根电压值。许多人用 6 倍的均方根电压值来近似峰峰值的大小。为了留有足够的裕度,甚至可以用 8 倍的均方根电压值来近似峰峰值的大小。 一个有趣的问题是,两个电阻串联的噪声之和等于这两个电阻和的噪声。相似的,两个电阻并联的噪声之和等于这两个电阻并联后电阻的噪声。如果不是这样,那么在串联或者并联电阻时就会出问题。还好它确实是这样的。 一个高阻值电阻不会因为自身噪声电压而产生电弧和火花。电阻的寄生电容并联在电阻两端,将限制其带宽和端电压。相似的,你可以想象绝缘体上产生的高噪声电压也会被其寄生电容和周围的导体分流。一个有趣的测验:对于一个开路电阻,并联一个 0.5pF 电容,它的总噪声是多少?以上就是电阻噪声的解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-24 关键词: 带宽 白噪声 运放

  • 集成运放中的自激,你了解吗?

    集成运放中的自激,你了解吗?

    什么是集成运放中的自激?它有什么作用?经过相位补偿的集成运放的应用的大多情况都可以满足的,但是也会有特殊情况,有时候会出现特殊情况:自激现象。究竟是什么原因导致的呢? 一、没有按集成运放使用说明中推荐的相位校正电路和参数值进行校正 说明书中推荐的补偿方法和参数是通过产品设计和大量实验得出的,对大多数应用是有效的,它考虑了温度、电源电压变化等因素引起的频响特性的变化,并保证具有一定的稳定裕度。 二、电源退耦不好 当电源退耦不好时,各放大级的信号电流内阻上的电压降将产生互耦作用,若耦合信号与某级输入信号是同相位时,电路将产生寄生振荡。为此必须重视电源退耦。退耦时除在电源端加接大电容外,还应并接瓷片小电容,因为大电容如电解电容,它本身的分布电感较大,影响退耦效果。 三、电路连接时的分布电容影响 由于电路存在分布电容,有时后级的信号会通过分布电容反馈到前级,当此反馈信号与该放大级原输入信号同相位时,也会形成寄生正反馈,从而使电路自激振荡。所以连接电路时,尽量减小分布电容是很重要的,尤其应注意使集成运放的“+”输人端远离它的输出端。 四、集成运放负载电容过大的影响 当集成运放负载电容过大时,整个运放电路的开环频响曲线将发生变化,使电路的相位余量减小,甚至引起自激。若在运放的输出端与外接负载电容之问加接一个小电阻(如数百欧以内),使运放电路与负载电容之间相隔离,则可减轻负载电容的影响。但有时这种改进的效果是有限的。为消除自激振荡,就应减小负载电容,或在集成运放输出端外加输出功率更大的、高频响应更好的输出级电路。 五、集成运放同相输入端接地电阻太大 当同相端对地接入很大的电阻,它与运放差模输入端的电容形成一个新的极点,尽管输入端的电容不大,但同相端对地外接电阻较大,则新产生的极点可能接近于或低于交接频率,而使闭环电路自激或电路动态特性变差。解决的简便方法是在同相端对地电阻上并接电容,以形成高频旁路。 六、集成运放输出端与同相端和调零端之间存在寄生电容 在设计印制电路板时,或做电路实验时,曲于引线布置不适当或过长、过近,会带来寄生电容而引起自激。通常在低频电路中,不易出现自激,而在宽带放大器中,应注意消除寄生电容耦合。以上就是集成运放中的自激解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-14 关键词: 集成 自激 运放

  • 运放输出不稳定的可能影响因素

    运放输出不稳定的可能影响因素

    现在的电子产品离不开电路的支撑。在大多数集成运放的应用场合中,集成运放输出不稳定的问题一直都在困扰着很多电子工程师,在集成运放的应用中,经过都经过相位补偿的集成运放在大多数应用场合是能满足要求的。但在应用时,有时还会出现自激,其实主要是由于以下6个原因导致的。 1、没有按集成运放使用说明中推荐的相位校正电路和参数值进行校正 说明书中推荐的补偿方法和参数是通过产品设计和大量实验得出的,对大多数应用是有效的,它考虑了温度、电源电压变化等因素引起的频响特性的变化,并保证具有一定的稳定裕度。 2、电源退耦不好 当电源退耦不好时,各放大级的信号电流内阻上的电压降将产生互耦作用,若耦合信号与某级输入信号是同相位时,电路将产生寄生振荡。为此必须重视电源退耦。退耦时除在电源端加接大电容外,还应并接瓷片小电容,因为大电容如电解电容,它本身的分布电感较大,影响退耦效果。 3、电路连接时的分布电容影响 由于电路存在分布电容,有时后级的信号会通过分布电容反馈到前级,当此反馈信号与该放大级原输入信号同相位时,也会形成寄生正反馈,从而使电路自激振荡。所以连接电路时,尽量减小分布电容是很重要的,尤其应注意使集成运放的“+”输人端远离它的输出端。 4、集成运放负载电容过大的影响 当集成运放负载电容过大时,整个运放电路的开环频响曲线将发生变化,使电路的相位余量减小,甚至引起自激。若在运放的输出端与外接负载电容之问加接一个小电阻(如数百欧以内),使运放电路与负载电容之间相隔离,则可减轻负载电容的影响。但有时这种改进的效果是有限的。为消除自激振荡,就应减小负载电容,或在集成运放输出端外加输出功率更大的、高频响应更好的输出级电路。 5、集成运放同相输入端接地电阻太大 当同相端对地接入很大的电阻,它与运放差模输入端的电容形成一个新的极点,尽管输入端的电容不大,但同相端对地外接电阻较大,则新产生的极点可能接近于或低于交接频率,而使闭环电路自激或电路动态特性变差。解决的简便方法是在同相端对地电阻上并接电容,以形成高频旁路。 6、集成运放输出端与同相端和调零端之阃存在寄生电容 在设计印制电路板时,或做电路实验时,曲于引线布置不适当或过长、过近,会带来寄生电容而引起自激。通常在低频电路中,不易出现自激,而在宽带放大器中,应注意消除寄生电容耦合。以上就是运放输出不稳定的可能原因,需要设计者在开发的时候注意。

    时间:2020-03-26 关键词: 集成电路 电源 运放

  • 运放的追随电压电路设计

    运放的追随电压电路设计

    设计人员大多都知道运放的追随电压电路设计,那么应该有哪些注意事项呢?对于运放的追随电压电路一直是难点,是初学者学习环节的瓶颈。理解好运放的电压追随电路,对于理解运放同相、反相、差分、以及各种各样的运放的电路,都有很大的帮助。本文带来运放的电压电路详细解析过程,我们可以慢慢的去深入理解,找到突破口掌握其中的重点内容! 运放的电压追随电路,如图1所示,利用虚短、虚断,一眼看上去简单明了,没有什么太多内容需要注意,那你可能就大错特错了。 电压追随电路分析 如果我们连接运放的输出到它的反相输入端,然后在同相输入端施加一个电压信号,我们会发现运放的输出电压会很好的追随着输入电压。假设初始状态运放的输入、输出电压都为0V,然后当Vin从0V开始增加的时候,Vout也会增加,而且是往正电压的方向增加。这是因为假设Vin突然增大,Vout还没有响应依然是0V的时候,Ve=Vin-Vout是大于0的,所以乘上运放的开环增益,Vout=Ve*A,使得运放的输出Vout开始往正电压的方向增加。 当随着Vout增加的时候,输出电压被反馈回到反相输入端,然后会减小运放两个输入端之间的压差,也就是Ve会减小,在同样的开环增益的情况下,Vout自然会降低。最终的结果就是,无论输入是多大的输入电压(当然是在运放的输入电压范围内),运放始终会输出一个十分接近Vin的电压,但是这个输出电压Vout是刚好低于Vin的,以保证的运放两个输入端之间有足够的电压差Ve,来维持运放的输出,也就是Vout=Ve*A。 运放电路中的负反馈 然后,这个电路很快就会达到一个稳定状态,输出电压的幅值会很准确的维持运放两个输入端之间的压差,这个压差Ve反过来会产生准确的运放输出电压的幅值。将运放的输出与运放的反相输入端连接起来,这样的方式被称为负反馈,这是使系统达到自稳定的关键。这不仅仅适用于运放,同样适用于任何常见的动态系统。这种稳定使得运放具备工作在线性模式的能力,而不是仅仅处于饱和的状态,全“开”或者全“关”,就像它被用于没有任何负反馈的比较器一样。 由于运放的增益很高,在运放反相输入端维持的电压几乎与Vin相等。举例来说,一个运放的开环增益为200 000。如果Vin等于6V,这时输出电压会是5.999 970 000 149 999V。这在运放的输入端产生了足够的电压差Ve=6V-5.999 970 000 149 999V=29.999 85uV,这个电压会被放大然后在输出端产生幅值为5.999 970 000 149 999V的电压,从而这个系统会稳定在这里。正如你所见,29.999 85uV是一个很小的电压,因此对于实际计算来说,我们可以认为由负反馈维持的运放两个输入端之间的压差Ve=0V,整个过程如图2所示。这也就是我们熟悉的“虚短”,而由于运放的两个输入端之间的阻抗是很大的,自然也就有了“虚断”。下面的电路具有稳定的1倍的闭环增益,输出电压会简单的追随输入电压。 使用负反馈的一个很大的优势是,我们不用去关心运放的实际电压增益,只要它足够大就可以。如果运放的电压增益不是200 0000而是250 000,这会使得运放的输出电压会更接近Vin一些,更小的输入端之间的电压差用来产生需要的输出电压。在图2示意的电路中,输出电压同样会等于运放反相输入端上的输入电压。因此,对于电路设计工程师来说,为了实现放大电路的稳定的闭环增益,运放的开环增益没有必要是一个精确的值,负反馈会使得系统自我调整。 使用负反馈会改善线性度、增益稳定、输出阻抗、增益的精度,但使用负反馈同样也会带来一个严重的问题,那就是降低系统的稳定性,而对于单位增益的电压追随电路来说,这是一种最坏的情况,尤其是在驱动容性负载的情况下,感兴趣的同学可以自己去查阅相关的资料。关于运放电路,很多时候我们都被灌输反相端追随同相端,就像前面所说的那样,难道就不能同相端追随反相端吗? 对于今天讲的电压追随电路来说,只能是反相端追随同相端。这里因为如果在反相端施加一个正的输入电压,将输出连接到同相端,同样假设输出为0,那Ve会是一个负的电压,乘以运放的开环增益,那输出会是一个负的电压,返回到运放的同相输入端,会进一步得到一个绝对值更大的负电压差。很快运放的输出就会达到饱和,自然也就无法实现同相端追随反相端。 但对于运放来说,如果在反相端施加参考电压,配合其它电子元器件,如三极管、MOS等,使得运放的整体环路形成负反馈,同样也能使同相端追随反相端,而这也自然打破了我们熟悉的运放的反相端追随同相端的规律。运放的电压追随电路,”虚短”、“虚断”是表面,而负反馈才是根。基于这个根,可以很好的帮助我们去理解千变万化的运放电路。以上就是关于运放的追随电压电路详细解析过程。

    时间:2020-03-24 关键词: 电路设计 追随电压 运放

  • 电压跟随器秘笈(九),运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨

    电压跟随器秘笈(九),运放构成电压跟随器的稳定性问题探讨

    电压跟随器并非深奥难懂,究其本质而言,电压跟随器即共集电极电路。本文对于电压跟随器的讲解,主要在于介绍运放构成电压跟随器的稳定性问题。此外,文章第一部分将简单介绍何为电压跟随器。如果你对本文涉及的电压跟随器相关内容存在一定兴趣,不妨继续阅读以下正文部分。如果本文内容无法完全填充你对电压跟随器知识的欲望,可翻阅小编往期带来的8篇电压跟随器秘笈。 一、电压跟随器是什么? 电压跟随器是共集电极电路,信号从基极输入,射极输出,故又称射极输出器。基极电压与集电极电压相位相同,即输入电压与输出电压同相,也就是电压跟随器的电压放大倍数恒小于且接近1。当RF=0,R1=∞,即uo=ui,Auf=1这时输出电压跟随输入电压作形同的变化,称为电压跟随器。 二、使用运放构成电压跟随器的稳定性问题 用运放构成电压跟随器的电路,传统教科书仅是简单的把输出和反相输入端连接起来完事儿,而实际电路要复杂的多,稳定性问题不可忽视_,希望对实际应用有一点帮助。 用电压跟随器使运算放大器保持稳定,须注意哪些问题? A:对于采用负反馈的放大电路,如何减少振荡以保持稳定,目前尚无定论。电压跟随器也不例外。 运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过,运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时,负输入与正输入正好相同,原本应该减少的输出却得到了增强。(成为正反溃的状态。)如果在特定频段陷入这一状态,并且仍然保持原有振幅,那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。 FIg1. 电压跟随器和反馈环路 2. 输入输出端出现相位差的主要原因 其原因大致可分为两种: 1,由于运算放大器固有的特性 2,由于运算放大器以外的反馈环路的特性 2.1. 运算放大器的特性 Fig2a 及Fig2b分别代表性地反映了运算放大器的电压增益—频率特性和相位—频率特性。数据手册中也有这两张曲线图。 如图所示,运算放大器的电压增益和相位随频率变化。运算放大器的增益与反馈后的增益(使用电压跟随器时为0dB)之差,即为反馈环路绕行一周的增益(反馈增益)。如果反馈增益不足1倍(0dB),那么,即使相位变化180o,回到正反馈状态,负增益也将在电路中逐渐衰减,理论上不会引起震荡。 反而言之,当相位变化180o后,如频率对应的环路增益为1倍,则将维持原有振幅;如频率对应的环路增益为大于1倍时,振幅将逐渐发散。在多数情况下,在振幅发散过程中,受最大输出电压等非线性要素的影响,振幅受到限制,将维持震荡状态。 为此,当环路增益为0dB时的频率所对应的相位与180o之间的差是判断负反馈环路稳定性的重要因素,该参数称为相位裕度。(Fig2b.) 如没有特别说明,单个放大器作为电压跟随器时,要保持足够相位裕度的。 注:数据手册注明「建议使用6dB以上的增益」的放大器,不可用作电压跟随器。 以上便是此次小编带来的“电压跟随器”相关内容,通过本文,希望大家对什么是电压跟随器具备一定的认知,并对运放构成电压跟随器时造成的稳定性问题具备深刻理解。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-01-14 关键词: 稳定性 电压跟随器 运放

  • 电压跟随器秘笈(八),LM358电压跟随器+运放问题

    电压跟随器秘笈(八),LM358电压跟随器+运放问题

    电压跟随器应用广泛,生活中大大小小的电子器件中均包含电压跟随器。本文对于电压跟随器的讲解,在于向大家介绍LM358电压跟随器的设计方案以及电压跟随器运放相关内容。此外,如果你对如何使用LM324搭建电压跟随器具备一定兴趣,可翻阅上篇电压跟随器相关文章。 一、LM358电压跟随器设计方案 LM358是双运放组成的运算放大器,可以单电源供电,也可以双电源供电。常用来做电压信号采集的前端电压跟随器,同时起到增加输入阻抗的作用,避免影响被测量的电压值。我拆了一个信号采集卡,把它里面的电压信号采集前端358电路画了出来,与大家分享。 经验分享:LM358当工作在单电源5V供电时,当IN+从0~5V输入,其输出电压OUT只能从0~3.7V,而不是0~5V,也就是说,当IN+输入0~3.7V时,电压可以跟随到OUT,当输入大于3.7V时,输出将还是3.7V,大不了了。那怎么办? LM358引脚图 解决方法1:增加LM358的电源电压,比如加个12V,这时候,你的IN+从0~5V,OUT也可以从0~5V了。不过,当你的系统没有+12V电源可用,专门增加一个+12V电源,可不是一个好办法,而且,当你提供+12V时,万一输入超过了5V,输出也会超过5V,这时候,你的单片机ADC引脚超压,就有坏的可能哦,这样的产品,确实能用,实则不耐用,请君慎重考虑。 解决方法2:在IN+的前端,加分压电阻,例如,加两个精密10K的电阻,如上图所示(阻值改为2个10K),这样当输入电压为0~5V时,IN+脚电压为0~2.5V,OUT引脚也可以从0~2.5V,在在单片机内部把测量到的值乘以2,即是实际的输入电压值。此种方法相比前者,要可取,最起码系统就经久耐用的,不会造出国产垃圾。不过,有个缺点,就是分辨率降低一倍,在某些应用中,这是致命伤,例如电子台秤。 解决方法3:换IC,不用LM358了,用一个满幅电压运放,业内称为rail to rail的运放,例如工业中常用的TLC2262,引脚功能和LM358一样,也就是说两个可以互换,但是,当IN+为0~5V时,TLC2262的OUT可以从0~5V,当然,TLC2262的价格要比LM358贵。此芯片已被广泛应用于各种工业场合,在成本不是很敏感的前提下,请君放心使用! TLC2262引脚图 二、电压跟随器运放 在电路中,电压跟随器一般做缓冲级及隔离级。因为,电压放大器的输出阻抗一般比较高,通常在几千欧到几十千欧,如果后级的输入阻抗比较小,那么信号就会有相当的部分损耗在前级的输出电阻中。在这个时候,就需要电压跟随器来从中进行缓冲。起到承上启下的作用。应用电压跟随器的另外一个好处就是,提高了输入阻抗,这样,输入电容的容量可以大幅度减小,为应用高品质的电容提供了前提保证。 电压跟随器的另外一个作用就是隔离,在HI-FI电路中,关于负反馈的争议已经很久了,其实,如果真的没有负反馈的作用,相信绝大多数的放大电路是不能很好的工作的。但是由于引入了大环路负反馈电路,扬声器的反电动势就会通过反馈电路,与输入信号叠加构成电压跟随器的。造成音质模糊,清晰度下降,所以,有一部分功放的末级采用了无大环路负反馈的电路,试图通过断开负反馈回路来消除大环路负反馈的带来的弊端。但是,由于放大器的末级的工作电流变化很大,其失真度很难保证。 传统运放电路 三、注意事项 对于采用负反馈的放大电路,如何减少振荡以保持稳定,目前尚无定论。电压跟随器也不例外。 运算放大器理想的运行状态是输出电压和输入电压为同相,即,当负输入端的印加电压引起输出增大时,运算放大器能够相应地使增加的电压降低。不过,运算放大器的输入端和输出端的相位总有差异。当输出和输出之间的相位相差180°时,负输入与正输入正好相同,原本应该减少的输出却得到了增强。(成为正反溃的状态。)如果在特定频段陷入这一状态,并且仍然保持原有振幅,那么该输出频率和振荡状态将一直持续下去。 电压跟随器和反馈环路 以上便是此次小编带来的“电压跟随器”相关内容,通过本文,希望大家对LM358电压跟随器具备一定的认知。如果你喜欢本文,不妨持续关注我们网站哦,小编将于后期带来更多精彩内容。最后,十分感谢大家的阅读,have a nice day!

    时间:2020-01-14 关键词: 电压跟随器 lm358 运放

  • 利用运放进行电流高端采样

    差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器,有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器(简称“功放”)和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。   电流测试电路,采用运放的方式作电流检测可以分为:“高端电流检测”和“低端电流检测”。如下图:   高端电流检测 优点: -可以检测区分负载是否短路 -无地电平干扰 缺点: -共模电压高,使用非专用分立器件设计较复杂、成本高、面积大 如上图所示的右边这个电路,实测不能实现,除非选用高共模输入的芯片 低端电流检测 优点: -共模电压低,可以使用低成本的普通运算放大器 缺点: -检流电阻引入地电平干扰,电流越大地电位干扰越明显,有时甚至会影响负载 实现开关电源项目常常会使用到的电流检测电路:   以下是粘贴的别人的问答:可以参考下 高边电流检测问题 大家好,我想利用LM258来设计一个高边电流检测电流,大体思想如下面的图,电流通过2欧姆负载产生6安培电流,然后在取样电阻上产生0.12v的电压,我想利用运放把这个压降表现出来,理论上这个发光管因该亮的,可是实际电路中怎么亮不了呢 换到低端或许还可能可以。 或者将你的运放电源接比VCC高出2V左右的电源 LM258与LM358一样,输入电压必须至少比电源电压低1.5V。 这样的运放的输入范围老大看看datasheet吧,还有输入失调电压多少? 不要费劲了,用TI的 INA系列差分放大器去 输入是不能“轨至轨”的这样的抵挡运放,还有看输入失调,如果采用电阻很小。 标准是差分放大器。 现在可以用 MAX472,ti 的INA 系列。 LZ 最好把条件(精度、成本、电源电压……)一次给全,否则白费功夫 :) rail-to-rail (轨至轨)运放也不见得能解决 LZ 的问题 1. 这种运放通常都是低电压的,要是 VCC 很高,根本没法用 2. LZ 顶楼的图根本解释不通。跟 LZ 说阈值可能为负都不理解。LZ 大概认为运放本身有“开启电压”。运放是有 VOS 的,而且 VOS 是正负随机的……顶楼的图,没有电流时 LED 是否亮,完全由 VOS 决定 3. tuwen 21/24楼的图,不仅是解决共模电压问题,也是解决“开启电压”问题,让电流达到临界值时运放输入差分电压刚好为 0 4. 高端电流检测,看起来简单,还是有些讲究的,包括量程、电流方向、保护等,这些跟低成本是有矛盾的。LZ 最好自己去研究以下 MAX471/472 的内部原理,这种芯片功能比较完善,但具体场合可能用不着,可以从这里入手考虑降低成本 哈哈 偶就是做别人不做的线性电源,呵呵 给公司贡献不小哦! 首先LZ的思路要求很好的轨至轨运放,可轨至轨运放多数是低压的3.3Vor5V,高压的就非常昂贵了----注意,你这里要求的是输入 轨至轨----很多运放的轨至轨是指输出轨至轨。

    时间:2019-04-28 关键词: 电流 采样 运放

  • 精讲运放的轨到轨与偏置电压设计---MCP6002

    我们很多模拟电路工程师,特别是新手对于运放轨对轨和偏置电路设计理解的不够透彻,今天我们来详细的介绍一下相关设计,以MCP6002为例。 运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放,其输出可在零电压两侧变化,在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放,输出在电源与地之间的某一范围变化。   运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值,而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化,甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨(Rail-to-Rail)输入运算放大器。 什么是轨到轨?中文直译:轨到轨;中文意译:满摆幅(可以为输出,也可以为输入)很多运放的输入不允许达到电源或地,输出达不到电源或地。如果是rail to rail输入输出,就可以。(当然也不可能完全达到,有一点略微的差别)这个功能可以避免由于输入电压过大引起的信号翻转失真。 信号处理部分 我们要做的电路是三个运放构成,一个MCP6002里边有两个运放,所以我们使用两个MCP6002。     这种三运放构成的仪表放大器,可以用在很多产品上,使用最多的,是对传感器小信号的放大。这是一种典型的电路形式。U3.1和U3.2是电压跟随器,U4.1是差分放大电路,实际上也是个减法器电路。电路的放大倍数=R6/R5=100倍。再次强调,数电中1就是1,0就是0,学模电,不能想数电那样看了就能理解。一定要多用电路,用的多了,就会理解越来越深刻。所以,现在不理解,也完全没有关系,很多人还会好奇跟随器前面的电阻R1和D3。D3的作用是当输入电压高于VDD的时候保护运放的输入级。在MCP6002内部,还有一个二极管,是保护输入电压低于VSS的时候保护输入级。R1的作用有两个,一个是限制输入到输入级的电流,另外一个是在输入电压大于VDD的时候,限制输入到D3上的电流。(R2、D4的原理和R1、D3一样。)你可能注意到了R4下边的REF这个网络标号,因为我们使用MCP6002的单电源供电方式,所以需要在R4的下边接1/2的VDD,以便获得全部的信号。如果MCP6002的供电方式是双电源供电,那么REF这个地方是接GND的。 并非是单电源供电运放必须加VCC/2直流偏置,要看处理的是什么信号! 比如处理参考点是零的交流信号,如果不加直流偏置抬升参考点,那负压部分就会被运放内部输入级卡掉,所以加偏置仅仅是为了保证给到运放的信号在其能接收的输入电压范围内,如果交流信号本身就是在0V以上的信号(包括直流信号),采用同相输入放大下就没必要在给vcc/2的直流偏置电压了包括直流信号。 在REF脚上加Vcc/2电压应该是和你的应用有关,比方你后端的ADC输入范围有关。加Vcc/2,相当于把输出加了偏置,可以保证输出以Vcc/2为中心,上下摆动到0和Vcc,这样可以最大程度的使用ADC的全范围输入。 运放的供电方式有两种:一种是单电源供电,例如5V和GND;另外一种是双电源供电,例如±5V。 我们使用下面的电路给REF提供2.5V的电压。 电压跟随器     这是一种非常常见的给单电源运放提供1/2VDD电压的一种方法,大家首先要熟记,然后听我给你们解释。 如果我不用这个跟随器,而是直接用两个10K电阻分压连接到REF那个地方,那实际上,REF处的电压肯定不是2.5V,因为它将会与R3、R4一起参与组成串并联的电阻网络一起分压输入电压,REF将会是一个随着输入电压变化的电压。 用专业一点的话来说,就是R8、R9分压后得到的2.5V电压输出阻抗太大。 所以,我们接一个电压跟随器,运放的输出阻抗很小,几乎为零点几欧姆。到时候,REF的电压将不会受到输入电压的影响,很好的保持2.5V不变。 你也可以用一个电压基准芯片,比如REF3125。但是这样会增加成本,而且多一个元器件,多占用一点PCB面积,我们本来很小的电路板,还是少放点东西比较好。因为我们刚才在信号处理电路中使用的U4实际上只使用了一个运放,还剩下一个运放,所以正好拿它来做REF的电压提供,两全其美。 不知道,这样讲清楚不清楚。还有,对学电子的同学一个建议,要想真正懂得电路,有条件一定要自己动手做一下!

    时间:2019-04-28 关键词: 轨到轨 偏置电压 运放

  • 集成运放推动的功率放大器是如何工作的?

    集成运放推动的功率放大器是如何工作的?

    ;;;;; 集成运放构成的音频功率放大器常用于汽车收音机、收录机、报警器及其他要求功率不大的电子装置上。;;;;;;;;CAT4101TV-T75;;; 电路如图4-33所示,IC1选用了LM358集成双运算放大器,第一级(1/2IC1)为前级反相放大器,它将微弱的信号进行电压放大。第二级(1/2IC1)构成缓冲隔离放大器,其特点是输入阻抗高,输出阻抗低,从而提高了前级运放带负载的能力,有效地阻隔了后级负载的波动对前级放大器的影响。末级采用音频功率放大集成电路LM386 (IC2),它对运放LM358送来的信号进行功率放大,经耦合电容器C5,推动扬声器BL (8Ω,0.25~2W)发出声音。电路中电阻R5、电容C4为高频校正网络,以防止放大器出现自激。输出电容C5不仅起着隔直作用,同时还影响着低频端频响好坏。;;; 调节电位器RP1的大小,可改变第一级的电压放大倍数。调节RP2的大小,可改变IC2输入信号的大小,达到调节输出音量的目的。;;; CAT3649HV3-GT2;;;;;;;;;;;;;;;;

    时间:2019-04-02 关键词: 功率放大器 工作 基础教程 运放

  • T/H解调和斩波运放电路应用研究

    T/H解调和斩波运放电路应用研究

    中心议题: T/H解调和斩波运放电路应用研究斩波运放的工作原理解决方案: 设计单电源供电的全差分斩波运放电路采用了T/H解调技术运放电路的设计主运放采用全差分折叠式cascode结构1 引言本文在0.35微米N阱工艺的基础上,设计了单电源供电的全差分斩波运放电路,同时,为了减小残余电压的失调,采用了T/H(跟踪-保持)解调技术,该电路在斩波频率150KHz工作时,输入等效噪声达到31.12nV/Hz。在D类音频放大器的运放电路设计中,信号的低谐波失真(Total Harmonic distortion)和噪声对运放的设计形成挑战。对于20~20KHz范围的音频信号而言,运放的失真主要是由电压失调和低频1/f噪声引起的。而CMOS工艺相对较高的1/f噪声和电压失调,使得这一问题尤为严重。当要求电路的失调电压低于1mV且输入等效噪声低于100nV/Hz时。普通的CMOS运放很难满足需求。而常见的静态失调消零技术,如trimming修调,虽然能很好地消除电压失调的影响,但是却不能降低1/f噪声。解决这个问题的最好方法就是采用动态消零技术(dynamic offset—cancellation techniques),如自动稳零和斩波技术。自动稳零技术(Auto zero tiechnique)是通过对低频噪声和失调进行采样,然后在运算放大器的输入或输出端将它们从信号的瞬间值中减去,实现对失调和噪声的降低。由于自动稳零技术使用的是电容采样的原理,因此在电路工作中极易将宽带热噪声折叠到基带频率内,并且运放的带宽越宽,采样电容上的噪声也越多,通常高达70nV/Hz。斩波技术(Chopper Technique)是采用调制和解调原理,将低频噪声和失调搬移到高频部分,使用低通滤波滤除,由于没有热噪声的混叠,因此运放的噪声电压比自动稳零技术的更低。但是斩波开关电荷注入和电荷馈通效应的影响,仍然可以产生100uV左右的残余电压失调(residual offset)。而且斩波开关的使用,器件的热噪声电平将会有所增加。2 斩波运放的工作原理斩波运放的原理如图1所示,其中Vin是输入音频信号,被频率为fch,幅度为1的斩波开关调制,根据奈奎斯特采样原理,为了避免信输入信号的混叠,fch必须远大于2倍的信号带宽。图1 斩波运放的原理经过调制后,信号的被搬移到斩波方波的奇次谐波频率上。此信号被增益为Av的运算放大器放大,同时运放的输入噪声和输入失调电压也被运放放大,运放的输出经过幅度为1,频率为fch的斩波开关调制后,输出信号为:从式(1)可以看出,经过第2次斩波后,输入音频信号被解调到低频段,而运放的电压失调和低频噪声只经过一次调制后被搬移到斩波方波的高频奇次谐波上,通过低通滤波后,输出信号中的高频分量被滤除,低频分量还原为音频信号,从而实现了对音频信号的精确放大。对输出信号进行傅立叶分析,得到运放的最终输入噪声谱密度(PSD)为:其中系数K与工艺的噪声参数有关。3 运放电路的设计本文设计的斩渡放大器为CMOS全差分电路结构。由斩波开关、主运放电路、输出级和共模反馈电路四部分组成。电路的工作电压范围2.5V~5.5V。斩波运算放大器的电路结构如图2所示。图2 斩波运放的电路结构输入斩波开关完成对音频信号的调制作用,斩波开关在时钟上沿和下沿都会引入残余电压失调,图3为零输入时残余失调电压的波形。图3(a)残余失调电压(b)斩波信号图4 T/H解调及控制时序通过对CMOS开关特性分析可以得出等效输入残余失调电压为Vos,rmts=2Vspiketfch,其中t是MOS开关的时间常数,从此式可以看出消除残余电压失调有三种方法:1.降低斩波频率:2.减小输入电阻;3.减小斩波开关的电荷注入效应。由于MOS管1/f噪声的拐角频率一般都在几十KHz以上,减小斩波频率不能很好地对1/f噪声进行调制,而输入电阻只与信号源内阻有关,在设计中很难将输入电阻降低,因此只能考虑减小开关的电荷注入效应。为此输入斩波开关采用互补时钟结构,在尺寸上使用最小线宽,一方面能够减小传输的导通电阻,提供较大的电压摆幅;另一方面减小了电荷注入和馈通的影响,降低了残余电压失调。考虑到PMOS管比NMOS管的1/f噪声特性好,所以输入管MP1和MP2采用大面积的PMOS管,既能减小因器件的失配引起的电压失调,又可以降低晶体管1/f噪声的拐角频率,改善运放的噪声特性。为了更小地降低残余电压失调,fold—cascode运放的输出采用T/H解调技术,电路结构和时序如图4。该电路的工作原理:在跟踪信号时K1~K4闭合,K5~K8断开,输出信号保持在电容C1和C2上,当电路输出时,K1~K4断开,K5~K8闭合,C1和C2的电压值加载到负载电容C3上求和。由于C2上的电压叠加到负载电容时经过了反向,因此放大器的残余电压失调能够有效地抵消。由于解调器采用高阻结点斩波。因此可以使用较小面积的NMOS管开关,减小对输出极点的影响。主运放采用全差分折叠式cascode结构,在Class-D的结构中,由于输出功率MOSFET大电流的频繁开启,产生的电磁干扰(EMI)会在电源上形成很强的纹波,在实际应用中发现当芯片工作在5V的电源电压下,EMI引起的电源波动能达到±2V,全差分结构既可以提高运放的电源抑制比和共模抑制比,减弱电源噪声和共模噪声的影响,而且避免了镜像极点,因而对于更大的带宽仍能表现出稳定的特性。为了提供更高的增益和电压输出摆幅,在fold-cascode后加入共源运放输出级。采用二级运放后.对运放的频率稳定性进行分析。暂时不考虑斩波开关的影响,可以推断该电路至少有三个LHP极点,它们分别是miller补偿电容引入的主极点Wp1,输出滤波电容产生的输出极点Wpout。为第一非主极点,以及folded-cascode(MN1的漏端、MN3的源端)引入的非极点Wp3,三者之间的关系为Wp1共模反馈电路由MN7~MN10、MP10-MP12构成,输入一端接VDD/2的基准电压,另一端接主运放的共模输出,共模检测电路由电阻和电容构成.经过误差放大后调控主运放的偏置电流。4 仿真结果及版图设计在SMIC O.35微米N阱工艺下.利用cadence spectre工具对本文所设计的电路进行了仿真分析。其中,各器件的工艺参数为典型情况,电源电压5V,输入信号为幅度10uV,频率为1KHz的标准正弦波,斩波频率fch=150K,仿真波形如图5和图6所示。图5 运放的幅频~相频特性曲线图6 斩波输出波形从图5可以看出,在典型情况下,该运放的主极点在10HZ以内,相位裕度75度左右.能充分保证运放在各个comer条件下的稳定性。从输fn波形来看,斩波引起的残余电压尖峰也有了明显的改善。表1为运放的开环仿真结果。表1 运放开环仿真结果该电路的版图采用SMIC 0.35um工艺规则设计并对版图进行优化,衬底接地采用全封闭的double gardring,有效降低了衬底的耦合噪声,差分对采用哑栅共质心匹配降低输入电压失调。另外,为了减小外围电路对运放的干扰,将后后级的滤波电容分散在运放电路的周围,优化后的版图面积为0.24mmx0.34mm,概貌如图7。图7 版图布局5 结论D类音频功放的1/f噪声和电压失调对信号的失真和噪声性能产生直接的影响,特别是在输入信号为零时的背景噪声最为明显,通过采用全差分斩波运放电路和T/H解调技术,有效地降低了系统的低频噪声和电压火调。流片后的对芯片的测试表明,该电路使Class-D的噪声性能有了很大的改善。本文作者创新点:采用全差分斩波运放电路和T/H解调技术,有效地降低了D类音频系统的低频噪声和电压失调。项目经济效益:本项目已流片成功,根据Forward Concepts lnc数据显示2008年全球D类音频功放的总产值高达8亿美金。

    时间:2019-02-25 关键词: 电路设计 电路 运放

  • 电路中反馈及运放

    电路中反馈及运放

    反馈:可描述为将放大电路的输出量(电压或电流)的一部分或全部,通过一定的方式送回放大电路的输入端。我们有时把引入反馈的放大电路称为闭环放大器,没有引入的称为开环放大器。按正负反馈分:反馈输入信号能使原来的输入信号减小即为负反馈,反之则为正反馈。怎麽判断电路是正反馈还是负反馈呢? 这里采用的方法是瞬时极性法。先将反馈网络与放大电路的输入段断开,然后设定输入信号有一个正极性的变化,再接上反馈网络看反馈回来的量是正极性的还是负极性的,若是负极性,则表示反馈量是削弱输入信号,是负反馈,反之则为正反馈。负反馈对放大器性能才有改善,正反馈使放大器的性能变坏!按直流交流反馈分:直流反馈常用于稳定直流工作点,交流反馈主要用于放大电路性能的改善。按输入端取样分:分为电压反馈和电流反馈。按输入端的连接方式分:串联反馈和并联反馈,它们对信号源的内阻Rs的要求是不同的。串联反馈要求Rs越小越好,并联反馈则要求Rs越大越好!负反馈放大电路可又四种组态:串联电压反馈;串联电流反馈;并联电压反馈;并联电流反馈。运算放大器(常简称为“运放”)最早被发明作为模拟信号的运算单元,是模拟电子计算机的基本组成部件,由真空电子管组成。第一块集成运放电路是美国仙童(fairchild)公司发明的μA741,在60年代后期广泛流行。直到今天μA741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。运放是具有很大开环增益和深度负反馈的放大器。输出信号是输入信号经某种数学运算的结果,故名。广泛用于模拟电子电路、仪器以及模拟计算机中。可以由分立的器件组成,也可以实现在半导体芯片当中。简而言之,运算放大器是具有两个输入端,一个输出端,以极大的放大率将两输入端之间的电压放大之后,传递到输出端的一种放大器。在一个封装之中,放入一个运算放大器电路的称为单(Single)运算放大器,放入两个运算放大器电路称为双(Dual)运算放大器,放入四个运算放大器电路,称为四(Quad)运算放大器。

    时间:2018-10-29 关键词: 电路 反馈 电源技术解析 运放

  • 运放中“轨至轨”运行真正含义是什么?

    运放中“轨至轨”运行真正含义是什么?

    有关单电源运放的一个热门讨论话题是:它们是否能够做轨至轨的输入或输出运行。单电源运放的供应商都声称自己的放大器有轨至轨输入能力,但芯片设计者必须做出某些折衷,才能实现这类性能。图1 这个运放的组合输入级采用PMOS和NMOS差分对,因此输入电压范围可以从正电压轨直到负电压轨。一款常见单电源放大器的输入结构是有并联的PMOS和NMOS差分输入级,它结合了这些级的优点,实现了真正的轨至轨输入运行(图1)。当VIN+接近于负电压轨时,PMOS晶体管完全导通,而NMOS晶体管完全截止。当输入接近于正电压轨时,使用NMOS晶体管,而PMOS晶体管则截止。虽然图1中小功率精密运放OPA344的输入级可以轨至轨输入工作,但电路设计者必须解决性能的折衷问题。按图1中的设计结构,在放大器共模输入区间内,偏移电压会有很宽的变化范围。在接近地的区域,输入级PMOS偏移误差成份占主要地位。在接近正电源轨的区域,则主要是NMOS偏移误差。图2 由于放大器的共模电压会从地改变到正电源,因此CMOS放大器的输入级在低于3V正电源轨约2V时,从其PMOS输入对完全改变到其NMOS输入对。查看输入级性能的最佳方式是看偏移电压与共模输入电压之间的关系(图2)。图2中的4.6 MHz轨至轨输入/输出CMOS放大器LMP7701在大约1.4V时表现出了偏移电压误差的交叉特性。在较低的共模输入电压时,PMOS晶体管运行,而NMOS晶体管关断。在大约1.1V时,NMOS晶体管开始导通。随着共模输入电压的升高,电路的NMOS部分最终接手工作,而PMOS晶体管完全关断。从1.1V至2V区间,PMOS和NMOS晶体管都在工作。要尽量减少这种输入级的交叉效应,有一些电路设计技巧;具体可见“轨至轨输入放大器应用解决方案” (www.edn.com/4400221)。单电源放大器制造商还称自己拥有输出端有轨至轨摆幅的器件。实际上对于这些类型放大器,输出端不可能完全摆到轨上,只是能够接近而已。下次我会聊聊轨至轨放大器的输出级,以及它实现轨至轨性能的能力。

    时间:2018-10-29 关键词: 电源技术解析 轨至轨 偏移电压 共模输入电压 运放

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