运算扩大器是直流耦合高增益电子电压扩大设备,一般具有差动输入和单端输出。一些抱负的运算扩大器装备一般假定回馈电阻具有完美的匹配特性,但实践上电阻的非抱负要素会影响各种电路参数,例如共模按捺比、谐波失真和稳定性。
运算扩大器是直流耦合高增益电子电压扩大设备,一般具有差动输入和单端输出。在该装备里,运算扩大器发生了一个输出电位(相关于电路接地),远大于输入终端间的电位差。一些抱负的运算扩大器装备一般假定回馈电阻具有完美的匹配特性,但实践上电阻的非抱负要素会影响各种电路参数,例如共模按捺比,谐波失真和稳定性。
精细扩大器和模仿数字转化器的实践体现常不能到达抱负值的水平,由于电子组件并非其标准书上所描绘的那么完美。因而,审慎挑选电阻将是决议扩大器、转化器等组件功能是否能如预期般发挥的要害。经过匹配的网络电阻准确度远远优于未匹配的分立电阻,保证电阻功能如标准书上描绘,能够适用于精细集成电路。
运用差动扩大器 电阻精准匹配不行少
在电源计划单片集成电路的规划中,咱们一般的做法是尽可能准确匹配内部组件。例如,运算扩大器的输入晶体管需求准确匹配来供给低补偿电压。假如咱们必定要在运算扩大器中运用分立晶体管,便须将补偿电压操控在30mV或以上,并准确匹配片内电阻。
整合差动扩大器充分利用了精细片内电阻的匹配和激光调阻技能(图1、图2)。这些整合组件的极佳共模按捺体现取决于精心规划的集成电路的准确匹配和温度盯梢。
图1 反向运算扩大器装备
图2 差动扩大器电路示意图与输出等式
终究的盯梢增益经过运用密封封装的配对(1:1份额)电阻来完成。这些超精细电阻的温度飘移在热端或冷端仅0.05ppm/℃,两相邻电阻的盯梢温度飘移低于0.1ppm/℃。为了完成最佳的盯梢参数,有必要运用具有极低肯定温飘(超精细电阻一大特性)的电阻,能够防止温度差形成的阻值漂移。
多种差动电路的功能都取决于匹配电阻的功能。任何的不匹配都会形成共模差错。共模按捺比是这种电路的一个重要衡量标准,由于它代表的是有多少冗余共模信号将在输出端呈现。电路中的共模按捺比能够透过以下公式得到:
CMRR=1/2(G+1)/ΔR/R
G为增益扩大系数,R为阻值,单位是奥姆。
在差动扩大器中运用高匹配度的精细电阻是至关重要的,特别是在一些精细的医疗设备中,如电子扫描显微镜、血细胞计数仪和体内确诊探针。
扩大器调配信号转化器 精细电阻不行或缺
惠斯通电桥(或单臂电桥)电路运用十分广泛,现在在现代运算扩大器中,咱们能够将惠斯通电桥电路与各种传感器衔接。不同于将一个不知道阻值与已知阻值比较,惠斯通电桥在电路中有许多用法。惠斯通电桥电路就是在电源端和接地间两个简略的电阻串并联,当电桥到达平衡时两个并联分路间发生零压差。
惠斯通电桥有两个输入端和两个输出端,包含如图3中四个摆放如钻石形状的电阻。这是典型的惠斯通桥的画法。当与运算扩大器一同运用时,惠斯通桥可用于丈量和扩大阻值的细微改变。运用超精细电阻令电桥平衡比运用惯例的薄膜电阻要准确的多。由于四个电阻都是自动的,它们的匹配和稳定性关于电桥平衡起着至关重要的效果。
图3 惠斯通电桥差动扩大器
平衡后的惠斯通电桥差动扩大器可用于发电厂才智电网的丈量。也可用于太阳能转化器,它的工作效率直接取决于运用高稳定性电阻的电桥平衡性。
扩大器超精细电阻 携手完成抱负传感器界面
精细低噪的运算扩大器一般用于将传感器(如温度、压力、光)宣布的信号扩大,随后再将信号送入模仿数字转化器。在这类运用情况下,扩大器的输入补偿电压和输入电压噪声参数对体系分辨率凹凸起着决议性效果。超精细电阻具有低补偿和低噪声的特性,能够让扩大器成为抱负的传感器接口(图4)。
图4 以运算扩大器作为传感器接口
超精细电阻也十分适用于数字模仿转化器的输入端(图5)。数字信号经过匹配的超精细电阻制作更低的噪声,削减输出模仿信号的失真。金属箔技能的噪声水平为-40dB,使得箔技能电阻成为高端消息模数转化和数模转化电路中参照电阻和增益电阻的抱负挑选。低噪运算扩大器在航空电子、军工、航天范畴的射频搅扰设备中起着决议性效果,包含陀螺仪、GPS芯片操控扩大器和天线定向操控单元。
图5 以精细电阻做为数字模仿转化器的输入端
电阻特性攸关运算扩大器运用电路效能
运算扩大器是许多电路规划都会运用到的组件,其实践功能体现往往与电阻的特性密切相关。本文以几种常见的运算扩大器运用为例,解说电阻的特性怎么影响运算扩大器功能体现。当运用开发者进行相关电路规划时,应特别注意电阻的匹配与电阻自身的稳定性,以保证电路的功能体现能符合预期。