运放是一种直流耦合高增益电子电压放大器,具有差分输入,且常日是单端输出。在这种配置下,运放产生的输出电位(相对付电路地)常日比其输入端之间的电位差大数千倍。
精密放大器和模数转换器(ADC)的实际性能常日难以实现,由于数据表规格是基于空想的组件。精心匹配的电阻网络比不匹配的分立元件在匹配精度上高几个数量级,确保数据表规格知足精密集成电路(IC)哀求。
在电源方案的单片IC设计中,我们常常会用到精确匹配内部组件的能力。例如,通过精确匹配运放的输入晶体管来供应低失落调电压。如果我们非得用分立晶体管来制作运放,那么将会有30mV或更高的失落调电压。这种精确匹配元件的能力包括片上电阻匹配。
图1:反相运放配置。
集成差分放大器就利用了精确的片上电阻匹配和激光微调。这些集成器件精良的共模抑制依赖于精心设计的集成电路的精确匹配和温度跟踪。
通过利用成对切割(1:1比率)的芯片并将其放置在密闭网络封装中可实现明显的跟踪增益。可以通过利用超高精度电阻(热端或冷真个电阻温度系数在0.05 ppm/oC,相邻的两个芯片显示的温漂轨迹差在0.1 ppm/oC以内)来实现极限增益。为得到最佳跟踪效果,必须利用绝对电阻温度系数非常低的电阻(称为超高精度电阻),这也有助于避免由于温度梯度造成的繁芜性。
匹配电阻对许多差分电路的性能都至关主要。比率之间的任何不匹配都会导致共模偏差。在这些电路中,CMRR是个主要指标,由于它表明有多少不期望的共模旗子暗记会涌如今输出中。由这些电路中的电阻引起的CMRR可以利用以下公式打算:
CMRR=1/2(G+1)/ Δ R/R(G =增益[放大系数],R =电阻[Ω])
在精密医疗设备(如电子扫描显微镜、血细胞计数设备和体内诊断探头)中,利用高度匹配精密电阻的差分放大器至关主要。
图2:差分放大器。
惠斯登电桥(或电阻电桥)电路可用于多种运用。当今,利用当代运放,我们可以利用惠斯登电桥电路将各种变频器和传感器连接到这些放大器电路。除了将未知电阻与已知电阻进行比较外,惠斯登电桥在电子电路中有许多用场。惠斯登电桥电路实在便是两个大略的电阻串并联组合,当连接在电压源和接地之间的电阻平衡时,在这两个并联岔路支路之间就会产生零压差。
惠斯登电桥电路具有两个输入端和两个输出端,由四个电阻构成,如图3所示的菱形构造。这是惠斯登电桥的范例画法。与运放一起利用时,惠斯登电桥电路可用于丈量和放大电阻的眇小变革。与利用常规薄膜电阻比较,超高精度电阻的利用可精确地将电桥平衡点接地。所有四个电阻都各司其职,以是其匹配和稳定性对付电桥平衡非常必要。
图3:惠斯登电桥差分放大器。
平衡良好的惠斯登电桥差分放大器可用于电站的智能电网电力电路丈量。它们也用于太阳能转换器,个中转换器的效率直接取决于利用高稳定电阻的电阻桥的平衡。
精密和低噪声运放常日用于在传感器旗子暗记(如温度、压力、光芒)进入ADC之前调节这些旗子暗记。在这种运用中,输入失落调电压和输入电压噪声这两个特定的运放参数对付良好的系统分辨率至关主要。超高精度电阻的低失落调和低噪声参数使其成为传感器接口和发送器的空想选择。
图4:运放求和公式。
图5:数模转换器。
作为参考,高精度电阻用于数模转换器(DAC)输入也可实现更好的结果。通过高精度匹配电阻通报的数字旗子暗记使仿照旗子暗记输出的噪声和失落真更小。Bulk Metal Foil技能的噪声等级为-40dB,使得这种电阻技能成为高端音频ADC/DAC电路中参考和增益电阻的空想方案。低噪声运放在航空电子设备、军用和航天(AMS)RFI设备(包括陀螺仪、GPS芯片组掌握放大器和天线方向掌握单元)中也非常关键。
《电子技能设计》2018年4月刊版权所有,转载请注明来源