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运算放大器在电子设计中的特性及选型注意事项

运算放大器在电子设计中的特性及选型注意事项-运算放大器在电子设计中有着广泛而重要的应用,但其基本的功能有两个:信号调理和驱动(非功率驱动,此处为信号级驱动)。这对汽车电子设备中的运放来说,也同样适用。本文着重从以下几点来谈:(1)理想放大器的基本特征;(2)实际选型的步骤——由此来理解运放选型过程中需要注意的典型问题,以及在应用下需要注意的一些参数,以满足系统和功能的一些运用。

运算扩大器在电子规划中有着广泛而重要的运用,但其根本的功用有两个:信号调度和驱动(非功率驱动,此处为信号级驱动)。这对轿车电子设备中的运放来说,也相同适用。本文侧重从以下几点来谈:(1)抱负扩大器的根本特征;(2)实践选型的过程——由此来理解运放选型过程中需求留意的典型问题,以及在运用下需求留意的一些参数,以满意系统和功用的一些运用。

(1)抱负扩大器的根本特征

抱负的运放的特性目标:

■ 无穷大的开环增益

■ 无穷大的带宽

■ 无穷大的输入阻抗(导致了零输入电流

■ 无穷大的压摆率

■ 零输出偏置电压

■ 零输出阻抗

■ 零噪声

■ 零本钱

(2)实践选型的过程

在实践的规划和运用中,咱们找不到所谓的“抱负”运放。但咱们能够根据实践电路规划的需求,经过合理的一步步挑选得到咱们所需求的运放。以下就给出了一些根底的过程:

2.1)电路的用处

2.2)通道数

2.3)关怀的参数

2.4)价格

2.5)尺度

2.6)交换性

2.1)电路的用处

确认电路的用处好像一个分水岭,能够把你从数以万计的运放的选型中摆脱出来。需求感谢半导体公司,他们现已协助咱们进行了开始的归类和挑选,让电路规划者有了开始的方向。

但也需求当心半导体公司的一些引荐手册,由于有些时分为了推行自己的产品,也会引荐一些超越你规划需求的器材。在确认了用处之后,就能够进行第二步的挑选了。

2.2)通道数

通道的数目决议了在一颗运放中集成了几个相同的运放单元。一般的半导体公司会在同一个出品封装中包括一、二或四个器材以满意不同规划以及场合的运用需求。这些集成在一个芯片内部的运放单元,具有相同电学参数。一般能够考虑交换运用,需求留意的是,在需求考虑串扰以及通道别离度的场合,用二个同类运放来完成,能够取得更好的规划效果。

2.3)关怀的参数

关怀的参数分为二大类:用作信号调度需考虑的首要参数,以及用作驱动考虑的首要参数。

2.3.1 用作信号调度需考虑的首要参数

运放在信号链中用作信号调度的首要效果见表1:

信号调度:

• 扩大/衰减

• 滤波

• 阻隔/从输入端作为缓冲器阻隔

• 阻隔/从信号端作为缓冲器阻隔

• 转化(例如V/I转化)

• 阻抗匹配

表1:运放在信号链中作为信号调度的首要效果

由此能够看出在实践的选型中需求重视表2中所列出的内容。

■ 信号类型

o 单端信号

o 差分信号

■ 性能参数

o 输入失调电压(Vos):uV规模能够承受

o 输入失调电流(Ib):《20pA能够承受

o 共模按捺比(CMRR):》90dB能够承受

o 电源按捺比(PSRR): 》90dB能够承受

o 增益带宽积(GBW): 大于450MHz

o 总谐波失真(THD)

■ 供电电压(Vs):+1.8V~+36V

■ 静态电流(Iq):uA规模能够承受

表2:用作信号调度需考虑的首要参数

表2中信号类型决议着咱们是选用单端信号仍是全差分信号的运放,这也是一个重要的挑选根据。确认了这点,就能够把表2中的性能参数这一列的目标拿出来作为技能评定的根据了。留意这不是全能不变的规律。表2仅仅给出了一个大致挑选的结构和方向,实践的选型仍是需求根据详细的规划来确认,在这里就不逐个打开论述。

2.3.2 用作驱动考虑的首要参数

驱动扩大器的一些开始选型准则:

■ 精细扩大器,输入失调电压Vos《500uV

■ 低电压扩大器,Vs《2.7V

■ 低功耗扩大器,IQ《1mA

■ 宽电压扩大器,电压规模越宽越好

■ 一般用处扩大器

表3:用作驱动需求考虑的首要参数

表3中所说驱动扩大器是指信号级的扩大器,不包括功率级的扩大器。由于扩大器的品种许多,只能罗列一些惯例扩大器的选型准则作为参阅。

2.4)价格

在完成了参数选取后,价格便是一个重要因素用来进行权衡了。一般来说,相同的器材不同的公司都有出产,可是参数却不完全相同,世界闻名制造商的参数一般高于非闻名品牌。

当然价格也会高于非闻名品牌(由于质量有保证)。这就要看项目的详细需求来权衡是选用闻名品牌器材仍对错闻名品牌了。

2.5)尺度

PCB面积寸土寸金的年代,越小的尺度意味着越小的PCB的面积占用(当然条件是满意功耗和散热的需求)。根据这个原因,越来越多器材的尺度在往小型化和迷你封装的方向上开展,一个是为了下降芯片的本钱(由于芯片的适当一部分本钱来自于封装本钱),别的一个原因是为了进步同其他同类产品的商场竞争力。

2.6)交换性

为了保证日后批量出产的供货稳定性,规划中也需求考虑交换性,乃至在做规划验证(DV)时,要把能够交换性的IC也做一次规划验证,以保证能满意产品的规划要求。当然这会添加一些开发本钱,可是假如产品的重要性比这些添加的本钱愈加重要,交换性就需求要点考虑了。

运算扩大器在电子规划中的特性及选型留意事项

图1:扩大器的选型过程

图1对扩大器的选型过程做了开始的总结。可是依照规划的过程在完好的规划中选用适宜的运放,仍是需求花时间去阅览数据手册来做最终确认。

作者简介:

高杨

近20年在轿车电子TOP10公司经历,特别是在车载控制器范畴(多媒体、车身、驾驭辅佐及VCU)。曾任职博世轿车专家级工程师,超越10年在轿车零部件(博世和大陆轿车),5+年轿车半导体(德州仪器英飞凌),历任多种资深(系统、规划、产品)工程师职务。丰厚的渠道开发(从0到1)及产品开发的工程经历和技能堆集。 Ford SYNC第一代的中心硬件工程师,界说和开发了德州仪器(TI)第一款智能高边驱动器(TPS1H100-Q1),填补了公司在轿车电子商场的技能道路和商场空白。 收拾和规范化了与规划开发的技能文件,能够直接用于辅导规划及融入公司的文件系统中,满意系统查看要求和进步公司的规划流程和办理水平。硬件规划流程办理的模板(45+篇),硬件规划评定和查看清单模板(50+篇)。 企业界训师认证(TTT) ,超越2500页轿车电子规划训练内容PPT,满意从入门、中级及高档轿车电子规划的训练要求,现在在4家企业界部施行过训练,收到了很好的反应。 现在取得13件轿车电子专利(截止2019年12月)。《EDN电子技能规划》轿车电子专栏作者

责任编辑:gt

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