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模拟工程师电路设计指导手册:运算放大器①

—— 基本电路:一,二,三,四 小节
作者:Tim Green、Pete Semig 和 Collin Wells时间:2020-01-21来源:电子产品世界收藏
编者按:TI(德州仪器)特别感谢以下人员在技术方面的贡献:Tim Claycomb,Mamadou Diallo,Peter Iliya,Zak Kaye,Errol Leon,Marc Liu,Masashi Miyagawa,Gustaf Falk,Olson Bala Ravi,Takahiro Saito,Will Wang

目录

本文引用地址:黑龙江11选5http://www.gzmtlsjy.com/article/202001/409472.htm

基本(√)

缓冲器(跟随器)①(√)

反相放大器②(√)

同相放大器电路③(√)

反相求和电路④(√)


差分放大器(减法器)电路⑤

两级运算放大器仪表放大器电路⑥

黑龙江11选5三级运算放大器仪表放大器电路⑦

积分器电路⑧

微分器电路⑨

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

具有瞬态保护功能的高侧、双向电流检测电路

高侧电流检测电路设计

三十倍频负载电流感应电路

采用电流输出电流检测放大器的高电压、高侧浮动电流检测电路

具有集成精密增益电阻器的低漂移低侧双向电流检测电路

过流事件检测电路

信号源

PWM 发生器电路

可调节基准电压电路

电流源

低电平电压-电流转换电路

滤波器

交流耦合 (HPF) 反相放大器电路

交流耦合 (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

压摆率限制器电路

信号调节

单端输入转差分输出电路

采用反相正基准电压电路的反相运算放大器

采用反相正基准电压电路的同相运算放大器

采用同相正基准电压电路的同相运算放大器

采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交流放大器电路

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

交流耦合仪表放大器电路

分立式宽带宽 INA 电路

低噪声、远距离 PIR 传感器调节器电路

利用 NTC 电路检测温度

利用 PTC 电路检测温度

黑龙江11选5采用全差分放大器的差分输入至差分输出电路

使用全差分放大器设计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

黑龙江11选5采用比较器的高侧电流检测电路

高速过流检测电路

黑龙江11选5具有迟滞功能的反相比较器电路

低功耗双向电流检测电路

具有迟滞功能的同相比较器电路

采用比较器的过压保护电路

采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

采用比较器的欠压保护电路

窗口比较器电路

采用比较器的过零检测电路

传感器采集

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


模拟工程师电路设计:放大器(第二版)

编辑者的话:

模拟工程师电路设计:放大器可提供放大器子电路设计理念,便于您快速借鉴这些理念来满足特定系统需求。每 种电路都以“示例定义”的形式呈现。里面包括一些像食谱一样的分步式说明,并且带有能帮助您改进电路从而满足您的 设计目标的公式。而且,所有电路都通过 SPICE 仿真的验证。

我们为每个电路推荐了至少一种放大器,但是如果有更适合您的设计的器件,您仍可进行更换。

我们的电路要求您对放大器的概念有一个基本的了解。如果您不熟悉放大器设计,我们强烈建议您完成 TI 高精度实验室 (TIPL) 系列培训。TIPL 包括一些有关介绍性主题的课程,比如器件架构以及应用特定的高级问题解决方案(使用理论和实践知识)。

我们希望这一放大器电路资源汇总可以帮助改善您的设计。我们的目标是利用超值放大器电路构建块定期更新


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设计说明

此设计用于通过提供高输入阻抗和低输出阻抗来缓冲信号。该电路通常用于驱动低阻抗负载、模数转换器 (ADC) 和缓冲器基准电压。该电路的输出电压等于输入电压。

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设计说明

1. 使用运算放大器线性输出运行范围,通常在 AOL 测试条件下指定该范围。

2。 小信号带宽由放大器的单位增益带宽决定。

3. 检查数据表中的最大输出电压摆幅与频率间的关系图,以最大限度地减小转换导致的失真。

4. 共模电压等于输入信号。

5。 不要将电容负载直接放置在大于数据表推荐值的输出上。

6. 如果驱动低阻抗负载,可能需要高输出电流放大器。

7. 有关运算放大器线性运行区域、稳定性、转换导致的失真、电容负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信 息,请参阅设计参考部分。

设计步骤 此电路的传递函数遵循: 

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1.验证放大器是否可利用所提供的电源电压达到期望的输出摆幅。使用在 AOL 测试条件中给出的输出摆 幅。放大器的输出摆幅范围必须大于设计所需的输出摆幅。

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• 黑龙江11选5使用 ±15V 电源的 LM7332 的输出摆幅大于设计所需的输出摆幅。因此,满足该要求。

• 查看数据表中的输出电压与输出电流之间的关系曲线,验证是否可实现与所需输出电流对应的所需输出电 压。

2. 验证在使用所提供的电源电压时不会超出放大器的输入共模电压。放大器的输入共模电压范围必须大于输入信号电压范围。

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• 使用 ±15V 电源的 LM7332 的输入共模范围大于设计所需的输入共模范围。因此,满足该要求。

3. 计算最大程度地降低转换导致的失真所需的最小压摆率。

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• LM7332 的压摆率为 15.2V/µs。因此,满足该要求。

黑龙江11选54。 验证器件将有足够的带宽用于所需的输出信号频率。

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• 所需的输出信号频率小于 LM7332 的单位增益带宽。因此,满足该要求。

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设计说明

该设计将输入信号 Vi 反相并应用 –2V/V 的信号增益。输入信号通常来自低阻抗源,因为该电路的输入阻抗 由输入电阻器 R1 决定。反相放大器的共模电压等于连接到同相节点的电压,该节点在该设计中接地。

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设计说明

1. 在线性运行区域内使用运算放大器。通常在 AOL 测试条件下指定线性输出摆幅。该电路中的共模电压不 随输入电压的变化而变化。

2. 输入阻抗由输入电阻器决定。确保该值大于电源的输出阻抗。

3. 使用高值电阻器可能会减小电路的相位裕度并在电路中引入额外的噪声。

4. 避免将电容负载直接放置在放大器的输出端,以最大程度地减少稳定性问题。

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) 决定。可以通过添加与 R2 并联 的电容器来完成额外的滤波。如果使用了高阻值电阻器,那么添加一个与 R2 并联的电容器可提高电路的 稳定性。

6. 大信号性能会受到压摆率的限制。因此,应检查数据表中的最大输出摆幅与频率间的关系图,以最大程 度地减小转换导致的失真。

7。 有关运算放大器线性运行区域、稳定性、转换导致的失真、电容负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信 息,请参阅“设计参考”部分。

设计步骤

下面给出了该电路的传递函数。

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1。 确定 R1 的起始值。R1 相对于信号源阻抗的大小会影响增益误差。假设信号源的阻抗较低(例如 100Ω),则设置 R1 = 10kΩ,以实现 1% 的增益误差。

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2. 计算该电路所需的增益。由于这是一个反相放大器,因此在计算时使用 ViMin 和 VoMax

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3. 计算 R2 值,以实现所需的 –2V/V 信号增益。

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4. 计算小信号电路带宽,以确保其满足 3kHz 要求。确保使用电路的噪声增益或同相增益。

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5. 计算最大程度地降低转换导致的失真所需的最小压摆率。

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SRTLV170=0.4V/µs,因此它满足该要求。

6. 为了避免稳定性问题,确保器件的增益设置电阻和输入电容创建的零点大于电路的带宽。

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Ccm 和 Cdiff 分别是 TLV170 的共模和差分输入电容。

由于零点频率大于此电路的带宽,因此不满足该要求。

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交流仿真结果

该电路的带宽取决于噪声增益 (3V/V)。可以通过查看 –3dB 点来确定带宽,在信号增益为 6dB 的情况下, 该点位于 3dB 处。仿真与计算值 (400kHz) 具有充分的相关性。

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瞬态仿真结果

输出的幅度是输入的两倍,并且二者反相。

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关键词: 指导手册 电路

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