集成運(yùn)算放大器的選擇策略與應(yīng)用技術(shù)集成運(yùn)

集成運(yùn)算放大器的選擇策略與應(yīng)用技術(shù)摘要：針對(duì)集成運(yùn)算放大器性能特點(diǎn)，分析了選擇策略；就應(yīng)用廣泛的低噪聲集成運(yùn)放、精密集成運(yùn)放、視頻集成運(yùn)放等專(zhuān)用型集成運(yùn)算放大器及其典型應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了討論，給出了相應(yīng)的典型應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞：集成運(yùn)算放大器；選擇策略；應(yīng)用技術(shù)運(yùn)放的選擇策略(1)設(shè)計(jì)目標(biāo)的綜合考慮設(shè)計(jì)者必須綜合考慮設(shè)計(jì)目標(biāo)的信號(hào)電平，閉環(huán)增益，要求精度，所需帶寬，電路阻抗，環(huán)境條件及其他因素，并把設(shè)計(jì)要求的性能轉(zhuǎn)換成運(yùn)放的參數(shù)，建立各個(gè)參數(shù)的取值以及它們隨溫度、時(shí)間、電流電壓等變化的范圍。(2)深刻理解電路手冊(cè)中特性指標(biāo)的意義不同的制造商可能給出不同的特性指標(biāo)，這些指標(biāo)可能是通過(guò)不同的測(cè)量技術(shù)獲得的，這就給運(yùn)放的選擇帶來(lái)了困難。為避免這些困難，設(shè)計(jì)者必須深刻理解電路手冊(cè)中特性指標(biāo)的意義，同時(shí)必須了解這些參數(shù)是如何測(cè)得的，然后把這些特性指標(biāo)轉(zhuǎn)換成對(duì)設(shè)計(jì)要求有意義的參數(shù)。(3)選擇具有最優(yōu)性能價(jià)格比的運(yùn)放設(shè)計(jì)者必須把設(shè)計(jì)目標(biāo)的性能、所選擇器件的性能指標(biāo)與價(jià)格聯(lián)系起來(lái)，以最低的價(jià)格獲得符合設(shè)計(jì)目標(biāo)提出的物理、電氣和環(huán)境要求。運(yùn)放的分類(lèi)與幾種典型應(yīng)用不同類(lèi)型運(yùn)放組成近百種運(yùn)放系列，其中一部分是通用的，稱(chēng)為通用型運(yùn)放：另一部分為特殊應(yīng)用提供優(yōu)化特性，稱(chēng)為專(zhuān)用型運(yùn)放。通用型運(yùn)放的各項(xiàng)性能指標(biāo)都比一般的分立元件直接耦合放大電路有所改善，大致能夠滿(mǎn)足中等精度的要求，一般情況下無(wú)須調(diào)零即可使用。專(zhuān)用型運(yùn)放為了適應(yīng)特殊應(yīng)用場(chǎng)合而具有優(yōu)化特性。根據(jù)專(zhuān)用型運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)，運(yùn)算放大器可分為：低噪聲運(yùn)放、精密運(yùn)放、高速運(yùn)放、低偏置電流運(yùn)放、低漂移運(yùn)放、低功耗/微功耗運(yùn)放等?，F(xiàn)在說(shuō)明幾種不同類(lèi)型的專(zhuān)用型運(yùn)放及其應(yīng)用技術(shù)。低噪聲運(yùn)放及其典型應(yīng)用技術(shù)以AD797為例。它是低噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管輸入(FET)運(yùn)算放大器，最大輸入電壓噪聲最大值50nVpp。AD797組成的低噪聲電荷放大器見(jiàn)圖1。此時(shí)放大作用取決于運(yùn)放輸入端電荷的保持因素，即要求電容CS上的電荷能被傳送到電容CF，形成輸出電壓ΔQ/CF。在放大器輸出端呈現(xiàn)的電壓噪聲等于放大器輸入電壓噪聲乘以電路的噪聲增益(1+(CS/CF))。圖1AD797組成低噪聲電荷放大器該電路中存在3個(gè)重要的噪聲源：運(yùn)放的電壓噪聲、電流噪聲和電阻Rb引起的電流噪聲。該電路利用“T”形網(wǎng)絡(luò)增大Rb的有效電阻值，改善了低頻截止點(diǎn)，但不能改變低頻時(shí)起支配作用的電阻Rb的噪；須選擇足夠大的Rb盡可能減小該電阻對(duì)整個(gè)電路噪聲影響。為了達(dá)到最佳特性，電路輸入端要對(duì)信號(hào)源內(nèi)阻進(jìn)行平衡(由電阻RB1調(diào)整)；要對(duì)信號(hào)源電容進(jìn)行平衡(由電容CB1調(diào)整)。當(dāng)CB1值大于300pF時(shí)，電路噪聲能有效減小。軟精密荷運(yùn)放賊及其共典型籮應(yīng)用粗技術(shù)費(fèi)以A脈D5替17掠為例株。它車(chē)是一熄種單殘片高熱精密呼運(yùn)算市放大追器，腐具有希激光候調(diào)整念的低抱失調(diào)裳電壓軟、低躬漂移樸等精臥密特累性，逼具有囑內(nèi)部落補(bǔ)償朝和短零路保都護(hù)，驅(qū)能防仁止自蘆鎖，倆具有襲超低吉偏置呈電流腔電路眼，偏攻置電量流最拍大值簡(jiǎn)1n搖A。置管殼全單獨(dú)屑引出紡(8室腳)膚，使壟得管肉殼能膛單獨(dú)驚接到謎和輸靜入端展等電慘位的栗點(diǎn)上兔，從蜓而使猴管殼兵上雜虜散漏織電減連至最妥??；多能屏圍蔽輸短入電上路，餡使其胃不受舅外部饑噪聲往和電手源瞬么變的要影響佩。象AD粱51秧7組泉成微撕電流損電壓竹轉(zhuǎn)換駐器的致應(yīng)用舍技術(shù)留如圖罵2所集示，想該電漢路具勺有較濃高的導(dǎo)靈敏肆度，噸缺點(diǎn)掌是失風(fēng)調(diào)電醫(yī)壓漂果移和轉(zhuǎn)噪聲烤等輸當(dāng)入誤矮差會(huì)拒被增比益放塊大，覆影響鏟儀器蟻性能董，但鴨AD扭51對(duì)7的詞精密嚷特性弦可以伶彌補(bǔ)鍵這個(gè)長(zhǎng)缺憾咽。由宣于A筐D5屢17否具有額超低場(chǎng)輸入萬(wàn)電流親的性增能，筋必須逃采用追防護(hù)憤技術(shù)倚，實(shí)助現(xiàn)方捏法是恭在包夢(mèng)裹高蟻?zhàn)杩乖斝盘?hào)召線的天絕緣臟材料略外部賣(mài)加一凝個(gè)低宰阻抗媽自舉例電位盡，這鉛個(gè)自賀舉電蓋位與農(nóng)高阻熟抗線腥的電籠位保厘持相嫌等，獅使絕閱緣體穴兩側(cè)庸沒(méi)有訊壓降骨，也翠就沒(méi)買(mǎi)有漏敬電。促防護(hù)季體可俱作為輸屏蔽項(xiàng)層減蔥少噪陵聲拾食取，匙并具給有減輔少輸跪入線準(zhǔn)有效遞電容途的附推加功鍬能。翻AD掙51片7的劑管殼剪單獨(dú)嫩引到陰管腳艷8，遭使管婦殼也惑能接炸到防莖護(hù)電肝位上爪，從搞而真即正消魂除了霸封裝蜂絕緣測(cè)材料屋上的汗電位杏漏電羅路徑留，為悄敏感宴電路是提供始噪聲屬屏蔽腿。該佛電路擋給出敢了典蹈型的隊(duì)反相歸防護(hù)叔連接稈圖，修如果炕管腳贏8不膛接防殿護(hù)端輸，則析應(yīng)將拋它接帖地或輪接電擊源以竿減少庭噪聲撤。在知許多悼?jī)x表終測(cè)量包的場(chǎng)昨合，他會(huì)遇紡到從梯高電潛壓源嫌測(cè)量似微弱菊電流刻的問(wèn)談?lì)}，缸在該沾類(lèi)應(yīng)約用中敗，很妻有必度要對(duì)蠻輸入滔端采層取一倒定的直保護(hù)愧。A悉D5劈17昂具有挎不同析于其凡他器桃件的朗地方奴，故呀障形變式是皂由于括電流救過(guò)大催導(dǎo)致拉器件阻過(guò)熱沈而不橋是電殲壓擊略穿，勸只要字在受停影響殖的輸鄭入端逃串聯(lián)匯一個(gè)租電阻雖即可爆解決蠻問(wèn)題敗。實(shí)釀際應(yīng)裂用中如，所夫設(shè)計(jì)刪儀器異儀表悼的電敲路板必安裝館完畢理后，芝通常攀要用搭高純搏度酒倦精徹項(xiàng)底清舍洗，補(bǔ)然后掙用消副除電隨離的餅水漂傘清，徑再用甜氮收澆干，緒這樣哀可保援持漏謠電最舞小，帝性能體最佳違。設(shè)圖2血A輛D5具17彈組成乎微電葵流電煉壓轉(zhuǎn)豆換器板曲視頻慶運(yùn)放鴉及其港典型幅應(yīng)用場(chǎng)技術(shù)接非以A壇D8談29延為例芳。它工是采覺(jué)用互幣補(bǔ)雙刷極型哨(C贏B)歇制造血工藝霜的單屑片視抹頻運(yùn)允算放課大器隊(duì)，具宵有優(yōu)掛異的廚直流遷特性罷，最稍大輸影入失帳調(diào)電永壓1老mV察，輸軍入失車(chē)調(diào)電圾壓漂迎移0棚.3胃μV朱/℃口，輸棒入電胞壓噪僚聲為棗1.蠅7n幕V/塵Hz驚，輸筑入電屑流噪徹聲為攝1.熊5p山A/窯Hz淘，共稿模抑夸制比據(jù)和電禽源電舟壓抑勺制比獨(dú)均為背12貪0d妻B；歪具有西常規(guī)航補(bǔ)償衡；具悟有優(yōu)漆良的眾建立大時(shí)間通特性筑(至沾0.刻1%蠟為9裙0n姑s)邀：反熟相端綠驅(qū)動(dòng)挨50食Ω或沒(méi)75浩Ω同價(jià)軸線悼時(shí)，帳AD括82憐9在擁3.凡58相MH者z和林4.斷43粥MH堂z的載相位夠不均敬勻性春為0裙.0忠4°杠，增宵益不暮均勻竿性為扯0.耽02閃%。喬圖3獵視工頻放傅大的船典型健應(yīng)用互視頻善放大幻的典異型應(yīng)場(chǎng)用如罷圖3汪所示荒，此據(jù)為同貓相輸拔入，先可以師通過(guò)清改變旁接到撫管腳熄2的棄兩個(gè)鍋電阻惜RF尚和R蹤1阻勝值的充大小捆來(lái)調(diào)仁節(jié)整論個(gè)電叉路的賓增益由20洗lg幫1+洋RF臺(tái)R1岸，也欠可接灘成反鏟相輸顧入。胃管腳距7接務(wù)正電運(yùn)源，坊管腳利4接失負(fù)電害源，吳應(yīng)注外意采神用合凍適的繩電源撕退耦榆，最留好采變用多嗓個(gè)電膛容并纏聯(lián)的您形式叮(如翻1μ孩F、煤0.飄1μ捐F、盯0.喂01鞠μF剪并聯(lián)屠組合批)，斤使用寄±5租V電瞧源時(shí)些，能脹獲得同最低咱的差頸分增條益和廣差分扯相位糖誤差貼，取勺得優(yōu)葛良的遭視頻轟性能悲。當(dāng)寬驅(qū)動(dòng)籮多根病電纜勞時(shí)，抽須在叨電纜給的輸鉛出之炒間加載入高詢(xún)頻隔獎(jiǎng)離。尼放大績(jī)器輸每出端困串入瞎75涼Ω電費(fèi)阻保粒證運(yùn)剝放輸航出與灣傳輸昂線的紙匹配奉，傳疾輸線柿末端繪并入贊75程Ω電坑阻保泉證負(fù)摸載之亭間匹削配，牢在增躍益G針=濃6他dB尺時(shí)，擱差分抹增益絲誤差桃0.拌05攝%，垮相位分增益霞誤差栗0.邪01登°，畜視頻莊性能郊優(yōu)良膀。注漆意，損為減徒小信涂號(hào)源袍內(nèi)阻色與放鼠大器恒輸入主電容玻(約租3p救F)評(píng)對(duì)電蜜路交克流特黃性的翅影響青，應(yīng)帽使信杏號(hào)源溝內(nèi)阻串小于催1k你Ω；加有時(shí)芹需要肉在反票饋電婚阻R哭F兩憂(yōu)端并過(guò)聯(lián)一兆個(gè)小樣電容燭(3哪pF芬)加捷以補(bǔ)例償，換若采晝用標(biāo)河準(zhǔn)N濕TS扯C或發(fā)PA院L卵或S夾EC泛AM滿(mǎn)制式繭，且瘦電路勁增益蠶小于哀10索dB丑和反魂饋電析阻R升F值慣小于毒50縮0Ω竭，則濤補(bǔ)償臉電容吹可以捕不要葉；通度常情逗況下仆，反員饋電司阻R