单电源运算放大器的设计考虑
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:428
通常,单电源工作与低压工作相同,将电源由±15v或±5v变为单5v或3v,缩小了可用信号范围。因此,其共模输入范围、输出电压摆幅、cmrr、噪声及其它运算放大器的限制变得非常重要。在所有工程设计中,常常需要牺牲系统在某方面的性能,以改善另一方面的性能。下面关于单电源运算放大器指标的折中讨论也说明了这些低压放大器与传统高压产品的不同。 输入级考虑
输入共模电压范围是设计人员在确定单电源运算放大器时应该考虑的首要问题,需要强调的是满摆幅输入能力可以解决这一问题,然而,真正的满摆幅工作又会付出其它代价。
maxim公司的大多数低压运算放大器能够允许的共模电压输入范围包含负电源电压(表1),但也只有一部分器件允许扩展到正电源电压。一般情况下,所允许的输入电压只能达到正电源电压的1v或2v以内。允许信号达到负电源电压的运算放大器称为地感应放大器,允许信号达到正、负电源电压的运算放大器称作满摆幅输入放大器。
表1. maxim的低压运算放大器
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很多应用中,放大器能够为以地为参考的信号提供+2v/v或更高的增益。这些情况下,地感应放大器足以处理信号的共模范围,对于这种应用,可以获得比满摆幅输入运算放大器更好的性能。典型的满摆幅输入级使用两个差分对输入,而不是一个(图1)。
为减小输入偏置电流引起的失调电压,设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大,所以,不仅对于满摆幅输入放大器,对其它所有放大器来说,阻抗匹配都是一个好的解决办法。 为减小输入偏置电流引起的失调电压,设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大,所以,不仅对于满摆幅输入放大器,对其它所有放大器来说,阻抗匹配都是一个好的解决办法。
为说明这一点,图2给出了max4122-max4129系列运算放大器(输入、输出均可达到满摆幅)的输入偏置电流随共模电压变化的曲线。随着共模输入电压从0v缓慢上升至5v,输入偏置电流绝对变化量为85na (从-45na至+40na)。而技术指标中的输入失调电流仅为±1na。因此,尽管偏置电流的大小、极性变化很大,但反相和同相输入的曲线图彼此很靠近(输入失调电流)。通过保持同相端和反相端的阻抗匹配,可以将输入偏置电流变化所引起的失调电压降至最小。
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用满摆幅输入放大器代替地感应放大器时,摆率也会受到影响。地感应放大器的简单输入级具有多种提高摆率的工艺,而这些工艺不能用于具有两个差分对的满摆幅输入
通常,单电源工作与低压工作相同,将电源由±15v或±5v变为单5v或3v,缩小了可用信号范围。因此,其共模输入范围、输出电压摆幅、cmrr、噪声及其它运算放大器的限制变得非常重要。在所有工程设计中,常常需要牺牲系统在某方面的性能,以改善另一方面的性能。下面关于单电源运算放大器指标的折中讨论也说明了这些低压放大器与传统高压产品的不同。 输入级考虑
输入共模电压范围是设计人员在确定单电源运算放大器时应该考虑的首要问题,需要强调的是满摆幅输入能力可以解决这一问题,然而,真正的满摆幅工作又会付出其它代价。
maxim公司的大多数低压运算放大器能够允许的共模电压输入范围包含负电源电压(表1),但也只有一部分器件允许扩展到正电源电压。一般情况下,所允许的输入电压只能达到正电源电压的1v或2v以内。允许信号达到负电源电压的运算放大器称为地感应放大器,允许信号达到正、负电源电压的运算放大器称作满摆幅输入放大器。
表1. maxim的低压运算放大器
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很多应用中,放大器能够为以地为参考的信号提供+2v/v或更高的增益。这些情况下,地感应放大器足以处理信号的共模范围,对于这种应用,可以获得比满摆幅输入运算放大器更好的性能。典型的满摆幅输入级使用两个差分对输入,而不是一个(图1)。
为减小输入偏置电流引起的失调电压,设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大,所以,不仅对于满摆幅输入放大器,对其它所有放大器来说,阻抗匹配都是一个好的解决办法。 为减小输入偏置电流引起的失调电压,设计人员应保持运算放大器同相端和反相端的阻抗匹配。因为输入偏置电流通常比输入失调电流大,所以,不仅对于满摆幅输入放大器,对其它所有放大器来说,阻抗匹配都是一个好的解决办法。
为说明这一点,图2给出了max4122-max4129系列运算放大器(输入、输出均可达到满摆幅)的输入偏置电流随共模电压变化的曲线。随着共模输入电压从0v缓慢上升至5v,输入偏置电流绝对变化量为85na (从-45na至+40na)。而技术指标中的输入失调电流仅为±1na。因此,尽管偏置电流的大小、极性变化很大,但反相和同相输入的曲线图彼此很靠近(输入失调电流)。通过保持同相端和反相端的阻抗匹配,可以将输入偏置电流变化所引起的失调电压降至最小。
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用满摆幅输入放大器代替地感应放大器时,摆率也会受到影响。地感应放大器的简单输入级具有多种提高摆率的工艺,而这些工艺不能用于具有两个差分对的满摆幅输入
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