模擬工程—電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)：運(yùn)算放大器②

目錄

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/202002/409529.htm

基本電路（√）

緩沖器（跟隨器）電路

反相放大器電路

同相放大器電路

反相求和電路

差分放大器（減法器）電路①

兩級(jí)運(yùn)算放大器儀表放大器電路②

三級(jí)運(yùn)算放大器儀表放大器電路③

積分器電路④

微分器電路⑤

電流感應(yīng)

跨阻放大器電路

輸出擺幅可至 GND 電路的單電源低側(cè)單向電流檢測(cè)解決方案

單電源、低側(cè)、單向電流檢測(cè)電路

低側(cè)雙向電流檢測(cè)電路

具有瞬態(tài)保護(hù)功能的高側(cè)、雙向電流檢測(cè)電路

高側(cè)電流檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

三十倍頻負(fù)載電流感應(yīng)電路

采用電流輸出電流檢測(cè)放大器的高電壓、高側(cè)浮動(dòng)電流檢測(cè)電路

具有集成精密增益電阻器的低漂移低側(cè)雙向電流檢測(cè)電路

過(guò)流事件檢測(cè)電路

信號(hào)源

PWM 發(fā)生器電路

可調(diào)節(jié)基準(zhǔn)電壓電路

電流源

低電平電壓-電流轉(zhuǎn)換電路

濾波器

交流耦合 (HPF) 反相放大器電路

交流耦合 (HPF) 同相放大器電路

帶通濾波反相衰減器電路

快速趨穩(wěn)、低通濾波電路

低通濾波、反相放大器電路

非線性電路（整流器/鉗位/峰值檢測(cè)器）

半波整流器電路

全波整流器電路

單電源、低輸入電壓、全波整流器電路

壓擺率限制器電路

信號(hào)調(diào)節(jié)

單端輸入轉(zhuǎn)差分輸出電路

采用反相正基準(zhǔn)電壓電路的反相運(yùn)算放大器

采用反相正基準(zhǔn)電壓電路的同相運(yùn)算放大器

采用同相正基準(zhǔn)電壓電路的同相運(yùn)算放大器

采用同相正基準(zhǔn)電壓電路的反相運(yùn)算放大器

單電源差動(dòng)輸入至差動(dòng)輸出交流放大器電路

反相雙電源至單電源放大器電路

雙電源、分立式、可編程增益放大器電路

交流耦合儀表放大器電路

分立式寬帶寬 INA 電路

低噪聲、遠(yuǎn)距離 PIR 傳感器調(diào)節(jié)器電路

利用 NTC 電路檢測(cè)溫度

利用 PTC 電路檢測(cè)溫度

采用全差分放大器的差分輸入至差分輸出電路

使用全差分放大器設(shè)計(jì)單端輸入至差分輸出電路

比較器

信號(hào)與時(shí)鐘恢復(fù)電路

具有和不具有遲滯的比較器電路

采用比較器的高側(cè)電流檢測(cè)電路

高速過(guò)流檢測(cè)電路

具有遲滯功能的反相比較器電路

低功耗雙向電流檢測(cè)電路

具有遲滯功能的同相比較器電路

采用比較器的過(guò)壓保護(hù)電路

采用集成基準(zhǔn)的窗口比較器電路

弛張振蕩器電路

熱敏開(kāi)關(guān)電路

采用比較器的欠壓保護(hù)電路

窗口比較器電路

采用比較器的過(guò)零檢測(cè)電路

傳感器采集

單電源應(yīng)變儀橋式放大器電路

光電二極管放大器電路

音頻

同相麥克風(fēng)前置放大器電路

TIA 麥克風(fēng)放大器電路

模擬工程師電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)：放大器

編輯者的話：

模擬工程師電路設(shè)計(jì)指導(dǎo)手冊(cè)：放大器可提供放大器子電路設(shè)計(jì)理念，便于您快速借鑒這些理念來(lái)滿足特定系統(tǒng)需求。每 種電路都以“示例定義”的形式呈現(xiàn)。里面包括一些像食譜一樣的分步式說(shuō)明，并且?guī)в心軒椭倪M(jìn)電路從而滿足您的設(shè)計(jì)目標(biāo)的公式。而且，所有電路都通過(guò) SPICE 仿真的驗(yàn)證。

差分放大器（減法器）電路

設(shè)計(jì)說(shuō)明

該設(shè)計(jì)輸入 V_i1 和 V_i2 兩個(gè)信號(hào)并輸出它們的差值（減法）。輸入信號(hào)通常來(lái)自低阻抗源，因?yàn)樵撾娐返妮斎胱杩褂呻娮杈W(wǎng)絡(luò)決定。通常使用差分放大器來(lái)放大差分輸入信號(hào)并抑制共模電壓。共模電壓是兩個(gè)輸入共用的電壓。差分放大器抑制共模信號(hào)功能的有效性稱為共模抑制比 (CMRR)。差分放大器的 CMRR 取決于電阻器的容差。

設(shè)計(jì)說(shuō)明

1. 在線性運(yùn)行區(qū)域內(nèi)使用運(yùn)算放大器。確保運(yùn)算放大器的輸入不超過(guò)器件的共模范圍。通常在 A_OL 測(cè)試條 件下指定線性輸出擺幅。

2. 輸入阻抗由輸入電阻網(wǎng)絡(luò)決定。確保這些值相對(duì)于電源的輸出阻抗而言較大。

3. 使用高值電阻器可能會(huì)減小電路的相位裕度并在電路中引入額外的噪聲。

4. 避免將電容負(fù)載直接放置在放大器的輸出端，以最大程度地減少穩(wěn)定性問(wèn)題。

5. 小信號(hào)帶寬由噪聲增益（或同相增益）和運(yùn)算放大器增益帶寬積 (GBP)決定?？梢酝ㄟ^(guò)添加與 R₃ 和 R₄并聯(lián)的電容器來(lái)完成額外的濾波。如果使用了高值電阻器，那么添加與 R₃ 和 R₄ 并聯(lián)的電容器還將提高 電路的穩(wěn)定性。

6. 大信號(hào)性能可能會(huì)受到壓擺率的限制。因此，應(yīng)檢查數(shù)據(jù)表中的最大輸出擺幅與頻率間的關(guān)系圖，以最大程度地減小轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真。

7. 有關(guān)運(yùn)算放大器線性運(yùn)行區(qū)域、穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的失真、電容負(fù)載驅(qū)動(dòng)、驅(qū)動(dòng) ADC 和帶寬的更多信息，請(qǐng)參閱設(shè)計(jì)參考部分。

設(shè)計(jì)步驟

下面顯示了該電路的完整傳遞函數(shù)。

V_o = V_i1  + V_i2  + V_ref + 

如果 R₁ = R₂ 并且 R₃ = R₄，那么該電路的傳遞函數(shù)可以簡(jiǎn)化為以下方程。

V_o = (V_i2 - V_i1)  + V_ref

? 其中增益 G 為 R₃/R₁。

1. 確定 R₁ 和 R₂ 的起始值。R₁ 和 R₂ 相對(duì)于源的信號(hào)阻抗的大小會(huì)影響增益誤差。

R₁=R₂=10 kΩ

2. 計(jì)算該電路所需的增益。

G =  = 6.02 dB

3. 計(jì)算 R₃ 和 R₄ 的值。

G =   → 2 * R₁ = R₃ = R₄ = 20 Ω

4. 計(jì)算滿足最小共模抑制比 (CMRR) 的電阻器容差。對(duì)于最?。ㄗ顗那闆r）的 CMRR，α = 4。對(duì)于更有可能的 CMRR 值或典型的 CMRR 值，α = 0.33。

CMRR_dB ("*"和“×”表達(dá)的意思相同，均為乘號(hào)，)

（"≌"意思為全等好，'ε'為希臘字母，為電容率）

ε =  = 0.024 = 0.24% → Use 0.1% resisitors（電阻器）

5. 為了提供快速參考，下表將電阻器容差與最小和典型 CMRR 值進(jìn)行了比較（假設(shè) G = 1 或 G = 2）。如上所示，當(dāng)增益增大時(shí)，CMRR 也會(huì)增大。

設(shè)計(jì)仿真

直流仿真結(jié)果

CMRR 仿真結(jié)果

設(shè)計(jì)采用的運(yùn)算放大器

設(shè)計(jì)備選運(yùn)算放大器

修訂歷史記錄