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模仿工程—电路设计辅导手册:运算放大器②

第二版:ZHCY082 – 03/2019;编辑者:Tim Green、Pete Semig 和 Collin Wells;特别感谢以下人员在技术方面的贡献:Tim Claycomb,Mamadou

目录

根本电路(√)

缓冲器(跟从器)电路

反相放大器电路

同相放大器电路

反相求和电路

差分放大器(减法器)电路①

两级运算放大器外表放大器电路②

三级运算放大器外表放大器电路③

积分器电路④

微分器电路⑤


电流感应

跨阻放大器电路

输出摆幅可至 GND 电路的单电源低侧单向电流检测解决方案

单电源、低侧、单向电流检测电路

低侧双向电流检测电路

具有瞬态维护功用的高侧、双向电流检测电路

高侧电流检测电路规划

三十倍频负载电流感应电路

选用电流输出电流检测放大器的高电压、高侧起浮电流检测电路

具有集成精细增益电阻器的低漂移低侧双向电流检测电路

过流事情检测电路

信号源

PWM 发生器电路

可调理基准电压电路

电流源

低电平电压-电流转化电路

滤波器

沟通耦合 (HPF) 反相放大器电路

沟通耦合 (HPF) 同相放大器电路

带通滤波反相衰减器电路

快速趋稳、低通滤波电路

低通滤波、反相放大器电路

非线性电路(整流器/钳位/峰值检测器)

半波整流器电路

全波整流器电路

单电源、低输入电压、全波整流器电路

压摆率约束器电路

信号调理

单端输入转差分输出电路

选用反相正基准电压电路的反相运算放大器

选用反相正基准电压电路的同相运算放大器

选用同相正基准电压电路的同相运算放大器

选用同相正基准电压电路的反相运算放大器

单电源差动输入至差动输出沟通放大器电路

反相双电源至单电源放大器电路

双电源、分立式、可编程增益放大器电路

沟通耦合外表放大器电路

分立式宽带宽 INA 电路

低噪声、远距离 PIR 传感器调理器电路

运用 NTC 电路检测温度

运用 PTC 电路检测温度

选用全差分放大器的差分输入至差分输出电路

运用全差分放大器规划单端输入至差分输出电路

比较器

信号与时钟恢复电路

具有和不具有迟滞的比较器电路

选用比较器的高侧电流检测电路

高速过流检测电路

具有迟滞功用的反相比较器电路

低功耗双向电流检测电路

具有迟滞功用的同相比较器电路

选用比较器的过压维护电路

选用集成基准的窗口比较器电路

弛张振荡器电路

热敏开关电路

选用比较器的欠压维护电路

窗口比较器电路

选用比较器的过零检测电路

传感器收集

单电源应变仪桥式放大器电路

光电二极管放大器电路

音频

同相麦克风前置放大器电路

TIA 麦克风放大器电路


模仿工程师电路规划辅导手册:放大器

修改者的话:

模仿工程师电路规划辅导手册:放大器可供给放大器子电路规划理念,便于您快速学习这些理念来满意特定体系需求。每
种电路都以“示例界说”的方式出现。里边包含一些像食谱相同的分步式阐明,而且带有能帮助您改善电路然后满意您的规划方针的公式。而且,一切电路都经过 SPICE 仿真的验证。


差分放大器(减法器)电路

image.png

规划阐明

该规划输入 Vi1 和 Vi2 两个信号并输出它们的差值(减法)。输入信号一般来自低阻抗源,由于该电路的输入阻抗由电阻网络决议。一般运用差分放大器来放大差分输入信号并按捺共模电压。共模电压是两个输入共用的电压。差分放大器按捺共模信号功用的有效性称为共模按捺比 (CMRR)。差分放大器的 CMRR 取决于电阻器的容差。

image.png

规划阐明

1. 在线性运转区域内运用运算放大器。保证运算放大器的输入不超越器材的共模规模。一般在 AOL 测验条
件下指定线性输出摆幅。

2. 输入阻抗由输入电阻网络决议。保证这些值相关于电源的输出阻抗而言较大。

3. 运用高值电阻器或许会减小电路的相位裕度并在电路中引进额定的噪声。

4. 防止将电容负载直接放置在放大器的输出端,以最大程度地削减安稳性问题。

5. 小信号带宽由噪声增益(或同相增益)和运算放大器增益带宽积 (GBP)决议。能够经过增加与 R3R4并联的电容器来完结额定的滤波。假如运用了高值电阻器,那么增加与 R3R4 并联的电容器还将进步
电路的安稳性。

6. 大信号功能或许会遭到压摆率的约束。因而,应查看数据表中的最大输出摆幅与频率间的联系图,以最大程度地减小转化导致的失真。

7. 有关运算放大器线性运转区域、安稳性、转化导致的失真、电容负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信息,请参阅规划参阅部分。

规划过程

下面显现了该电路的完好传递函数。

Vo = Vi1 image.png + Vi2 image.png + Vref + image.png

假如 R1 = R2 而且 R3 = R4,那么该电路的传递函数能够简化为以下方程。

Vo = (Vi2 – Vi1image.png + Vref

• 其间增益 GR3/R1

1. 确认 R1R2 的起始值。R1R2 相关于源的信号阻抗的大小会影响增益差错。

R1=R2=10 kΩ

2. 核算该电路所需的增益。

G = image.png = 6.02 dB

3. 核算 R3 和 R4 的值。

G = image.png  → 2 * R1 = R3 = R4 = 20 Ω

4. 核算满意最小共模按捺比 (CMRR) 的电阻器容差。关于最小(最坏状况)的 CMRR,α = 4。关于更有或许的 CMRR 值或典型的 CMRR 值,α = 0.33。

CMRRdB image.png("*"和“×”表达的意思相同,均为乘号,)

("≌"意思为全等好,'ε'为希腊字母,为电容率)

ε = image.png = 0.024 = 0.24% → Use 0.1% resisitors(电阻器)

5. 为了供给快速参阅,下表将电阻器容差与最小和典型 CMRR 值进行了比较(假定 G = 1 或 G = 2)。如上所示,当增益增大时,CMRR 也会增大。

image.png

规划仿真

直流仿真成果

image.png

CMRR 仿真成果image.png

规划选用的运算放大器

image.png

规划备选运算放大器

image.png

修订历史记录

image.png

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