集成運放的非線性失真分析及電路應(yīng)用
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運算放大器廣泛應(yīng)用在各種電路中，不僅可以實現(xiàn)加法和乘法等線性運算電路功能，而且還能構(gòu)成限幅電路和函數(shù)發(fā)生電路等非線性電路，不同的連接方式就能實現(xiàn)不同的電路功能。集成運放將運算放大器和一些外圍電路集成在一塊硅片上，組合成了具有特定功能的電子電路。集成運放體積小，使用方便靈活，適合應(yīng)用在移動通信和數(shù)碼產(chǎn)品等便攜設(shè)備中。
線性特性是考查具有放大功能的集成運放和接收射頻前端電路的一個重要參數(shù)，并且線性范圍對集成運放的連接方式也有很大影響。集成運放的線性范圍太小，就會造成輸出信號產(chǎn)生多次諧波和較大的諧波功率，嚴重地影響整個電路的功能?；诩蛇\放的非線性分析，可以發(fā)現(xiàn)造成電路非線性失真的原因，并且在不改變電路設(shè)計的前提下，通過改變集成運放的連接方式，達到實現(xiàn)集成運放正常工作的目的。本文設(shè)計優(yōu)化的集成運放電路應(yīng)用于定位系統(tǒng)射頻前端電路，完成對基帶掃頻信號的放大輸出，能有效抑制了集成運放諧波的產(chǎn)生，實現(xiàn)射頻接收前端電路的高增益，提高對后端電路設(shè)計部分的驅(qū)動能力。
l 差分電路的接入方法和集成運放的非線性參數(shù)
通用集成運放電路由：偏置電路、輸入級、中間級和輸出級等組成。其輸入級部分由差分電路構(gòu)成。差分電路有雙端輸入和單端輸入兩種信號輸入方法；偏置電路可以采用單電源和雙電源兩種供電方式。在移動通信或便攜設(shè)備中，一般采用單電源供電方式，單電源供電的集成運放要求輸入信號采用單極性形式，即輸入信號始終是正值或是負值，差分輸入級可以用來保證輸入中間級電路的信號極性，同時差分輸入級放大電路可以有效抑制共模信號，增強集成運放的共模抑制比。但是，當共模輸入信號較大時，差分對管就會進入非線性工作狀態(tài)，放大器將失去共模抑制能力，嚴重影響到集成運放的共模抑制比。
集成運放的非線性特性參數(shù)除了最大共模輸入電壓外，輸出電壓、輸出電流、最大輸出壓擺率和最大輸入壓擺率等也是關(guān)系到其非線性特性的重要指標。由于集成運放的輸出級晶體管存在一定的飽和壓降，其最大輸出電壓都要比電源電壓小1～2 V，甚至更小。壓擺率就是電壓的轉(zhuǎn)換速率，是集成運放在大信號和高頻信號工作時的一項重要指標。壓擺率越高，集成運放的電壓反應(yīng)速度越快，越能保證運放在更高頻率下工作；相反，如果壓擺率太低，運放的輸出電壓無法即時地跟隨階躍輸入電壓的變化，輸出信號就會出現(xiàn)失真，表現(xiàn)出集成運放的非線性特性。無論單電源供電，還是正負電源供電，集成運放的最大共模電壓一般比電源正、負電壓各低2 v左右；對于3．3 V單電源供電的集成運放，其最大共模輸入電壓范圍非常小，所以集成運放在使用低電源供電的情況下，一定要考慮輸入共模信號的影響。
2 雙端輸入集成運放AD8062的電路應(yīng)用
在接收機射頻前端電路中，現(xiàn)代混頻器內(nèi)部集成了運算放大器的功能，但是內(nèi)部集成的運算放大器輸出阻抗較高，使得混頻器后端負載的驅(qū)動能力不強，同時電壓增益也容易受到負載阻抗變化的影響。為了實現(xiàn)接收機能夠接收大動態(tài)范圍的信號，射頻前端采用了增益控制放大電路；同時，考慮到接收機高靈敏度的要求，使用固定增益集成運放對微弱信號進行再放大，以保證接收到的信號達到A/D采樣的最低門限。集成運放AD8062具有很高的輸入阻抗和較低的輸出阻抗，能夠保證下變頻后信號的高效傳輸，并且能夠有效提高負載的驅(qū)動能力。為了滿足整個電路系統(tǒng)的增益設(shè)計要求，接收前端對下變頻后的基帶信號進行放大便顯得尤為必要。
2．1 AD8062主要性能介紹
輸出電壓擺動為6 mV；3 dB帶寬為500 MHz；電壓擺率為800 V／μs；差分放大相位誤差為O．04°；電源電壓為2．7～8 V。AD8062是雙集成運算放大器，可以同時對兩路信號進行放大輸出。共模輸入電壓范圍也較大，能夠在低電源電壓供電電路中使用；輸出端采用軌對軌(Rail to Rail)反饋放大器方式，擴展了輸出電壓范圍，更加方便了AD8062的使用。相比于同類型電流反饋放大器，AD8062具有較寬的信號輸入帶寬和較高的壓擺率特性，適合應(yīng)用在擴頻通信電路中。
2．2 AD8062電路實現(xiàn)和應(yīng)用
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