:作为电子行业最重要的组成部分,操作放大器在电子领域非常重要。操作放大器分为通用放大器和专用放大器(专用放大器分为高速放大器、精密放大器和低放大器)IB学习操作放大器时,一定要多看datasheet。
运算放大器参数:">操作放大器参数:
1.供电电压:(power supply):任何运输都可以用双电源供电,为了节约资源,运输也可以用单电源供电,必须明确运输的供电电压,防止损坏运输。
2.增益带宽积(GBW/GBP):在放大信号时,增益带宽积是带宽与增益乘积的关系
例如:频率为1Mhz信号放大六倍,然后GBW要满足(10-100)*6*1M =60—600MHZ。
3.压摆率(SR):表示在1us或者1ns正弦波电压从波谷升高到波峰所需的时间。
例如: 将电压Vpp=1V,频率为1M正弦波放大6倍SR>2*3.14*1*6 =37.68 us
GBW和SR如果放大信号,GBW和SR不符合要求,放大输出波形会失真
4.输入偏置电流(Ib):由于运输虚断的特点,理论Ib=0,但实际上Ib不等于0 。日常使用该参数影响不大,对于精密电流的检测则需要低Ib(例如LMC6062A ,AD549LH)
5.噪声(Vn):噪声分为白噪声(与频率f无光)和f噪声,噪声可能由电源、地等引入,当放大小信号时需要使用低噪声运放
6.静态电流(Iq):要求无负载电流或静态工作点电流需要特别注意场合,其他使用时不要注意【如便携式、电池、手机等供电设备】
可以查一下OPA369和TLV2401
7.输入失调电压(Vos):看理论Vos=0,但实际V0s=V — V- 。
对于只单运放的芯片,可能内部带调零功能,可能Vos对于多运输芯片,可以利用加法器原理引入补偿电压来抵消Vos。
8.输入失调电压温漂(dVos):代表Vos温度系数是受温度影响的重要指标。
由于温度的影响,Vos会改变,所以对于以上Vos调零很难。
9.输入电压范围(input voltage range): 输入电压不得超过电源电压。检查数据手册,检查输入轨道是否正轨或负轨道。
10.输出电压范围(output swing):输出电压范围也有限制,最大输出电压范围与供电电压轨之间应有一定的裕度或净空。
11.短路电流(Isc):输出极输入或灌入电流的能力(表示输出驱动的能力)
输出驱动能力表示运输带负载的能力。作为最后一级,需要考虑带负载能力(BUF634,THS3092)
12.输入阻抗(impedance resistance): 输入阻抗应远大于电源内阻,并将所有信号带过来
:将200mvpp放大128倍则 200m*128=25.6Vpp 。所以需要30V(正负15V)供电
: 1Khz,放大128倍 则GBW>(10—100)*128*1k =1280k—12.8M 所以GBW最好选大于5MHZ的运放
:由于输出电压Vpp=25.6V 则 SR=2*3.14*25.6*1k=0.16V/us 所以选择需要留10-100的余量SR>2v/us的运放
2.部分运输的命名:
OPAxxx:精密运输,高速运输
THSxxx:相对于OPA中高速运输电压范围较宽
TLV/TLC/TLE: TLV(2.7-16v CMOS) TLC(5-16V CMOS) TLE(宽电压)通用于ADC,DAC
BUFxxx:缓冲器
INAxxx:仪表放大器
PGAxxx:增益可控放大器 (10MHZ以下)
VCAxxx:可变增益放大器
TPA/TASxxx: 音频功放/处理
3.典型的运输应用(单电源供电)
以下是单电源供电,如果是双电源供电,则不需要考虑升压电路。
注:同向端增加升压电路。
3.1反向比计算电路
在分析运输,一定要把握两大法宝,即虚短虚断:
虚短是理想的正负极可以用导线连接,两端电压相等
虚拟断开是在信号输入端的端口和运输断开,如在负极输入信号,与负端口和R1的连线断开
图 1 反向比计算电路
其电压放大倍数Av为:
其Cin作为耦合电容,隔离交通 ,一般大小为10uf。(K欧级电阻)
由于是单电源供电,输出电压在供电范围内,输出电压不能为负值,因此需要在正级增加提压Vcc/2.。
3.2同向比计算电路
类似于反向,需要抬压,包括Cin耦合电容共和R4构成高通滤波器,R三是限流电阻,其中放大倍数为Vcc/2可通过电阻串联分压获得。
图 2同向比例计算电路
3.3 电压跟随器电路
电压跟随器,又称缓冲器,是为了防止电源内阻影响信号的输送。电压跟踪器增益为1,输入阻抗大,输出阻抗小。
图 3电压跟随器电路
3.4 反向求和电路
反向求和电路又称反向加法电路,利用虚短、虚断的特性分析电路
其中Vcc/2单电源抬压,R三是限流电阻,调节放大倍数的电阻为R2和R1x ,Cinx耦合电容为了隔离交通,使信号传输更加稳定。
图 4 反向求和操作电路
3.5 差分放大运算电路
差分放大主要运用在测电阻的方面,在电阻俩端接入差分放大电路,通过一定的比例放大可以得到对应的电阻值,其实C为耦合电容,电阻为限流电阻。(一般情况为R1=R3=R,R2=R4=Rf)
图 5差分放大运算电路
3.6 仪器放大计算电路
仪表放大是对差分放大电路输入电阻的进一步优化Ri小,但是高Ri会使电压增益Avd减小,而仪表放大就不用担心这个缺点。
利用虚短,虚断的特点,利用虚短的特点其R10俩端的电压为Vi1-Vi2,然后利用虚断的特性,其通过R5,R6,R10的电流大小相等,于是在差分放大的俩端V3-V4=[1+(R5+R6)/R10] 然后利用差分放大的公式,可以得到输出电压Vo= (-R4/R3)*[1+(R5+R6)/R10](Vi1-Vi2)