實用emi噪訊對策技術(shù)講座()應(yīng)用增幅電路

1、實用emi噪訊對策技術(shù)講朋（17）應(yīng)用增幅電路模擬電路分成被動電路和主動電路兩種。一般簡易電路人多采用被動電路，要求高楮度或是復(fù)朵功能 吋則釆用主動電路。主動電路的基礎(chǔ)是運算放大器電路，因此本章節(jié)要探討應(yīng)用增幅電路。應(yīng)用增幅器構(gòu)成的增幅電路，又分成反相增幅電路和非反相增幅電路兩種。這些增幅電路的運算放大 器外置電阻器，若更換成阻抗（impedonce）就變成主動電路（圖1）。圖1的主動電路，復(fù)數(shù)組合就變成被動電路，它的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示，一個輸出其它則是輸入。山圖可知主動電路的輸岀阻抗是低阻抗，輸入阻抗是高阻抗。一般主動電路的輸出，就是運算放大器 電路的輸出，運算放人器電路單體的輸出阻抗原木很

2、低，不過實際使用狀態(tài)，亦即加上冋饋狀態(tài)時會更變 得低。主動電路的輸入，亦即非反相增幅器形態(tài)，事實上就是運算放人器電路的輸入，因此它的阻抗非常高。反相增幅器形態(tài)的場合，就變成連接于輸入端的阻抗值（圖1中的zi）,此時阻抗值通常都很大。圖3是運算放人器的增幅率頻率特性，由圖可知率頻率特性的形狀，與1次濾波器兒乎完全相同，低 頻具備很高的增幅率，不過在高頻阻礙領(lǐng)域，卻以-20db/dec（dec是10倍增益）衰減，換言之運算放人器 還具備消除頻率fco高頻吋增幅率變成1 （odb）,兒乎完全喪失增幅作用，增幅率變成1的頻率稱為單位增益（unitygain） j rftjo由丁在阻礙領(lǐng)域它會以-20d

3、b/dec衰減，因此在阻礙領(lǐng)域任意場所，頻率與增幅率（db 值）兩者相乘的積，始終與單位增益頻率的值相同，兩者相乘的積則稱為等化頻域?qū)挾确e。低速運算放大器的單位增益頻率，大多只有1mhz或是1mhz,泛用運算放大器的單位增益頻率則高達lomhzo般印刷電路板導(dǎo)線的連結(jié)頻率比單位增益頻率高，山于它沒有連結(jié)基礎(chǔ)，因此不會發(fā)生連結(jié)。不過某些高速運算放人器的單位增益頻率高達100mhz，此時就會發(fā)生連結(jié)，此外長距離傳輸時，低頻也會發(fā)生 連結(jié)（linking）。模擬電路的連結(jié)影響模擬電路的瞬態(tài)（transient）現(xiàn)彖，可以比照數(shù)字電路的連結(jié)處理。如圖2所示，雖然理論上運算放大 器電路符合發(fā)生連結(jié)的所冇

4、條件（低阻抗是驅(qū)動端，高阻抗是接收端），不過高速運算放大器除外，通常都 不會發(fā)牛連結(jié)，主要運算放人器的頻率特性，未含蓋連結(jié)的頻率所致。此外模擬電路若有連結(jié)發(fā)牛條件的 時，某些場合反而被視為常態(tài)性，而不會當(dāng)作瞬態(tài)現(xiàn)象擷取。1. 駐波首先介紹所謂的駐波現(xiàn)象。圖4是為了觀察駐波現(xiàn)象的仿真電路，圖屮的驅(qū)動器、接收器都 是應(yīng)用增幅電路，驅(qū)動器會輸出正弦波。圖5是仿真電路的動作波形，圖5q)是接收端插入終端阻抗消除反射時的動作波形。由圖渴知由于信號以一定速度行進，隨著量測典循序位相(sequentialphase)會發(fā)生偏離，不過一般低頻運算放大器電路并不作終端，所以會發(fā)生反射，圖5(b)是此時的波 形。

5、經(jīng)過反射的信號，反復(fù)數(shù)次在傳輸線路中傳輸會發(fā)共振現(xiàn)象，而口振幅不斷增大，此時各部位的信號 會一起動作，由于各部位的信號位相完全相等，因此波動無法行進，類似這樣的波形稱為駐波或是定 常波，相較z下圖5(c)的波形稱為行進波。2. 共振的條件發(fā)生共振的條件是信號線的長度剛好是信號的1/4波長，或是信號的其數(shù)倍波長的頻率，都會發(fā)生共 振現(xiàn)象。圖6是共振時的頻率特性，由圖可知共振的振幅，會隨著信號線的長度方向位置改變。接收器的輸入阻抗很高時，假設(shè)駟動器的輸出阻抗為zs,信號線的特性阻抗為zc,如此一來最大振幅 是zc/zs的倍數(shù)，以木范例為例，它是10倍的10vo如圖7所示，振幅収決于信號線的長度方向

6、位置，它的波形在駐波屬于固有波形，波形是正弦波形或 是部份止弦波形。電氣信號反射造成的波形除外，共振造成的駐波波形，典型范例例如鋼琴線、笛子管等等，圖7的波 形包含上述典型范例。圖7(a)與圖7(c)是對應(yīng)圖4的波形，如圖所示驅(qū)動器的阻抗很低，因此驅(qū)動端的振幅非常小，相較z 下接收器的阻抗很高，所以接收端的振幅變得非常大。圖7(a)是對m圖6基木頻率的波形，圖7(c)是共振頻率3倍時(亦即圖6右側(cè)的峰值)的波形。圖7(b)與圖7(d)是管子(兩端開放)的波形，圖7(。)是弦的波形，管子也(兩端封閉)經(jīng)常出現(xiàn)這類波形, 換句話說隨著管子兩端開放、封閉狀況決定振幅。圖7(b)、圖7(d)的波形，信

7、號線也經(jīng)常出現(xiàn)這類的波形，尤其是圖8的狀況，會發(fā)生圖7(b)的波形。驅(qū)動器的位置不在中央，即使是1/4的位置，變成就會7(d)的波形。實際上隨著模擬分析時忽視的要 因，共振頻率會出現(xiàn)偏差，不過不論如何一口出現(xiàn)圖7的波形，就無法傳輸信號。3. 信號傳輸?shù)臈l件為高精度傳輸信號，共振的影響必需是可以忽略的條件，如果運算放人器的速度很慢，而且是不會發(fā) 生共振的條件吋，就不會發(fā)牛共振現(xiàn)象。如果是會發(fā)生共振的條件吋，只耍共振造成的誤差比容許誤差值更低即可。圖9是上述圖6低頻部位 的增益與位相放大圖。模擬電路的噪訊影響，通常是利用噪訊引發(fā)的誤差大小作評鑒。此外即使是共振問題，振幅與位相若是在預(yù)期謀差容許范圍內(nèi)的頻率，通常都是實用范圍。接收端是接觸信號最頻繁的部位，同時也是條件最差的部位。圖10是接收端的信號頻率、信號線長度 與振幅誤差的關(guān)系，該圖顯示運算放大器高速時，共振的發(fā)牛條件。事實上即使是高速運算放人器，信號頻率比應(yīng)用增幅器的性能更小時，只要插入低通濾波器就可以抑 制共振。信號頻率很高時，某些情況透過終端