面向精準(zhǔn)放大器應(yīng)用的匹配電阻器網(wǎng)絡(luò)

1、面向精準(zhǔn)放大器應(yīng)用的匹配電阻器網(wǎng)絡(luò)某些抱負(fù)的運(yùn)算配置會(huì)假定反饋器展現(xiàn)完善的匹配。而實(shí)際上，電阻器的非抱負(fù)性會(huì)對(duì)各種參數(shù)產(chǎn)生影響，如共模抑制比(cmrr)、諧波失真和穩(wěn)定性。1例子所示，配置一個(gè)單端放大器以將接地參考信號(hào)電平移位至2.5v共模就需要一個(gè)上佳的cmrr。假設(shè)cmrr為34db且沒有輸入信號(hào)，則該2.5v電平移位器將產(chǎn)生一個(gè)50mv的輸出偏移，甚至有可能壓倒12位模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器()、驅(qū)動(dòng)器的最低有效位(lsb)和偏移誤差。對(duì)于而言，34db是一個(gè)不太抱負(fù)的cmrr。然而，不管該運(yùn)算放大器的性能如何，一個(gè)由1%容差電阻器構(gòu)成的反饋網(wǎng)絡(luò)會(huì)將cmrr限制在34db。高度匹配的電阻器(如lt

2、5400提供的匹配精確度達(dá)0.01%、0.025%和0.05%的電阻器)確保設(shè)計(jì)人員能夠臨近或達(dá)到放大器產(chǎn)品手冊(cè)所宣稱的性能指標(biāo)。本設(shè)計(jì)要點(diǎn)將lt5400與厚膜、0402、1%容差表面貼裝型電阻器舉行了對(duì)照，討論了采納這些電阻器在一個(gè)ltc6362運(yùn)算放大器周圍提供反饋(2所示)時(shí)的cmrr、諧波失真和穩(wěn)定性。共模抑制比為了在存在共模噪聲的狀況下獵取精準(zhǔn)的測(cè)量結(jié)果，擁有高cmrr很重要。輸入cmrr定義為差分增益(vout(diff)/vin(diff)與輸入共模至差分轉(zhuǎn)換增益(vout(diff)/vin(cm)的比值。在抱負(fù)的單端和全差分放大器中，惟獨(dú)輸入差分電平會(huì)影響輸出電壓。然而，在實(shí)

3、際電路中，電阻器失配對(duì)可用cmrr造成了限制。我們討論一下這款用于將一個(gè)±10v信號(hào)衰減至±2v信號(hào)而配置的電路。當(dāng)采納匹配精確度為2%(1%容差)的典型表面貼裝電阻器時(shí)，產(chǎn)生自電阻器的最壞狀況cmrr為30db。而當(dāng)采納0.01%容差(0.02%匹配精確度)的電阻器時(shí)，由電阻器產(chǎn)生的最壞狀況cmrr為70db。cmrr公式中的一個(gè)限制因素為：該表達(dá)式簡(jiǎn)化為典型電阻器的電阻匹配比，但lt5400則更進(jìn)一步，其通過限定電阻器對(duì)r1/r2與r4/r3之間的匹配來充實(shí)cmrr。通過將該式定義為cmrr的匹配公式，lt5400所提供的精確度比只采納電阻器匹配比時(shí)更好。例如，lt54

4、00a可確保從而將最壞狀況cmrr提升至82db。該電路在試驗(yàn)測(cè)試中所產(chǎn)生的cmrr為50.7db(在很大程度上受到電阻器匹配精確度的限制，用法的是1%容差電阻器)和86.6db(用法lt5400)。在該場(chǎng)合中，一個(gè)2.5v共模輸入將產(chǎn)生1.5mv(用法1%厚膜電阻器)和23v(用法lt5400)偏移，從而使其適合于十分重視dc精確度的18位adc應(yīng)用。諧波失真在為精準(zhǔn)型應(yīng)用選擇電阻器時(shí)，諧波失真也是很重要的。視尺寸和材料的不同，電阻器兩端的一個(gè)大信號(hào)電壓或許會(huì)使電阻發(fā)生顯著的變幻。在不少片式電阻器中都會(huì)浮現(xiàn)這一問題，并且隨著電阻器上功率級(jí)的增強(qiáng)，這種狀況會(huì)變得愈發(fā)嚴(yán)峻。表1以高功率驅(qū)動(dòng)和相像

5、功率驅(qū)動(dòng)為基礎(chǔ)比較了厚膜、通孔和lt5400電阻器的失真性能指標(biāo)。比較結(jié)果顯示：對(duì)于給定的信號(hào)，與其他電阻器類型相比，lt5400所引起的信號(hào)失真要小得多。圖3展示了lt5400中電阻器之間的分布式模型。為了在lt5400中實(shí)現(xiàn)高精度的匹配和跟蹤，以串聯(lián)和并聯(lián)的方式配置了無數(shù)小型硅鉻(sicr)電阻器。因?yàn)閺?fù)雜交叉結(jié)合的緣由，可以將lt5400電阻器模擬為在相鄰區(qū)段之間及各區(qū)段與暴露焊盤之間具有寄生電容的一連串無窮小電阻器。與此相反，未采納這種嚴(yán)密布局的標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝型電阻器則展現(xiàn)出小得多的寄生電容。當(dāng)暴露焊盤接地時(shí)，可以減輕電阻器間電容的影響。不過，即使在暴露焊盤接地之后，該電容照舊會(huì)通過形成一個(gè)寄生極點(diǎn)(約為總電阻與總電容的乘積)而對(duì)電路的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。因?yàn)檫^沖與相位裕量成反比，因此盡量減小階躍響應(yīng)過沖是確保電路穩(wěn)定性的一個(gè)好方法。未經(jīng)補(bǔ)償?shù)膌t5400配置產(chǎn)生的過沖為27%，而0402配置的過沖為17%。然而，實(shí)現(xiàn)8%過沖所需的補(bǔ)償在這兩種配置中則大致相同：lt5400為18pf，0402電阻器為15pf。在采納的補(bǔ)償電容差不多相同的狀況下，兩種電路所表現(xiàn)出的穩(wěn)定性特征頗為相像。結(jié)論因?yàn)楫a(chǎn)品手冊(cè)規(guī)格假定的是抱負(fù)組件，因此高精度放大器和adc的實(shí)際性