01、輸入輸出范圍
軌道軌運(yùn)放,想必大家都不陌生。
供電電源軌
什么是供電電源軌?
運(yùn)放供電電壓,決定運(yùn)放處理信號(hào)的范圍。
軌到軌指的是,運(yùn)放輸入輸出范圍,可以擺到電源軌。
如下圖所示:
為什么會(huì)有非軌道軌特性?
輸入:差分基本放大電路,MOS/BJT在輸入電壓(共模)較大時(shí),進(jìn)入非線性區(qū),導(dǎo)致非軌到軌現(xiàn)象產(chǎn)生。
輸出:甲乙類功率放大電路,BJT的飽和電壓、二極管的Forward壓降,導(dǎo)致此現(xiàn)象產(chǎn)生。
非軌道軌特性對(duì)電源設(shè)計(jì)的影響?
在下最早接觸電力電子設(shè)計(jì)時(shí),碰到過這種情況。選用某非軌道軌運(yùn)放,輸入正弦波,輸出突然被削頂。
而后突然驚覺。竟選用非軌道軌運(yùn)放。難怪如此。說起來抽象,直接上圖:
結(jié)論1:
結(jié)論:在現(xiàn)今CMOS電平橫行年代,軌道軌特性尤為重要!
02、頻率特性(速度)
1、帶寬增益積
什么是GBW?
運(yùn)放開環(huán)帶寬為1時(shí)的頻率,亦稱為單位增益帶寬。
GBW對(duì)電源采樣電路有哪些影響?
仍以差分放大電路為例。不考慮誤差時(shí),增益為R2/R1,某次應(yīng)用中,你突然發(fā)現(xiàn),放大100kHz信號(hào),為何增益小于R2/R1?
這時(shí)你要問自己,設(shè)計(jì)電路時(shí),考慮GBW了嗎?
以某運(yùn)放為例:
GBW=1MHz,AOL=100kHz=20dB(10倍)。
以閉環(huán)系統(tǒng)思路分析:
你的期望是: 100kHz信號(hào)能完整放大10倍(理論上R2/R1=10)
實(shí)際情況是: 增益G=5,因?yàn)殚_環(huán)增益不夠的緣故。
結(jié)論2
GBW越大,一般某頻率處,開環(huán)增益越大,理論增益和實(shí)際增益差距越小。
2、壓擺率
什么是SR?
運(yùn)放輸出電壓的轉(zhuǎn)換速率。
通常單位為V/us
SR怎樣考量?
如果,某信號(hào)需要快速保護(hù),擺率會(huì)影響這個(gè)信號(hào)的延遲。
結(jié)論3
快速運(yùn)放擺率大,適合做快速保護(hù)。
03、精度
1、輸入失調(diào)電壓Vos
什么是輸入失調(diào)電壓Vos?
簡單解釋:為了使輸出電壓為零,在輸入端施加的差分電壓。
為什么會(huì)有輸入失調(diào)電壓Vos?
運(yùn)放輸入級(jí),BJT/CMOS組成的差分放大電路,理論上完全對(duì)稱。
然而,受工藝所限,不匹配的輸入級(jí),導(dǎo)致了輸入失調(diào)電壓。
Vos對(duì)電源的影響?
以差分放大電路為例:
理論增益為:
考慮失調(diào)電壓后增益為:
結(jié)論4
輸入失調(diào)電壓會(huì)影響精密度,對(duì)于精確度較高的應(yīng)用,選取失調(diào)電壓小的運(yùn)放。
2、輸入偏置電流
什么是輸入偏置電流Ibias?
運(yùn)放輸入端P/N輸入電流之和。
為什么存在輸入偏置電流Ibias?
運(yùn)放輸入是差分放大電路,那想讓它工作,得給人靜態(tài)工作點(diǎn)吧。
輸入偏置電流,便由輸入級(jí)直流工作點(diǎn)引入。
Ibias對(duì)電源采樣調(diào)理電路的影響?
仍以差分放大電路分析:
考慮偏置電流,放大倍數(shù)為:
因此,理論上,只要電阻參數(shù)完全相等,輸入偏置電流對(duì)差分放大電路,沒有任何影響。
但其他運(yùn)放典型應(yīng)用呢?以反相比例放大電路(R*=0)為例:
考慮偏置電流,放大倍數(shù)為:
結(jié)論5
輸入偏置電流可以通過差分、添加補(bǔ)償電阻去除。
04、抗擾度
1、共模抑制比
什么是共模抑制比CMRR?
差分信號(hào)放大倍數(shù)/共模信號(hào)放大倍數(shù)
也許一般人不重視這個(gè)參數(shù),但是,當(dāng)你的調(diào)理電路,被開關(guān)噪聲,干擾的一塌糊涂,你就懂這個(gè)痛了。
結(jié)論6
越大的CMRR,對(duì)抑制開關(guān)噪聲(共模干擾),越有效果。
2、電源抑制比
什么是電源抑制比PSRR?
電源信號(hào)/對(duì)應(yīng)的輸出電壓。
也許還有人,也不重視這個(gè)參數(shù),但是當(dāng)你發(fā)現(xiàn),輸出疊加輔助電源的開關(guān)次信號(hào),你就懂了。
在下當(dāng)年調(diào)電路時(shí),發(fā)現(xiàn)運(yùn)放輸出,總是疊加一個(gè)很小的紋波,和輔電開關(guān)頻率一致,我陷入了沉思…
結(jié)論7
PSRR越大,輔電對(duì)運(yùn)放輸出影響越小。
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