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运放入门视频公开课2

 goandlove 2017-01-27

运放入门视频公开课2

Q1:什么是轨至轨运放?

轨(Rail)指的是供电电压

共模输入电压(Common Mode Input Voltage)范围“包含(超过一点)”供电电压,即所谓轨至轨输入。

输出电压范围“包含(几乎达到)”供电电压,即所谓轨至轨输出。

 

 

 

- 输出无法真正到轨

输入级由于补偿电路作用,可以超过供电轨,但是输出级由于晶体管的导通内阻,无法真正到轨,会有几mV~几十mV的差距。

 

- 输出误差和带负载阻抗相关:负载大,输出小,负载很重,输出到电源轨的差距就很大

 

Q2:运放可以用作比较器么?

Yes:

大部分运放是可以再开环下工作的

No:

-有一些运放的同相输入与反相输入之间有嵌位二极管(差分二极管保护),用作比较器时(压差超过0.7v)会导致其中一个嵌位二极管导通,(如果源输入阻抗很低,可以供的电流很大)从而有大电流流过,甚至烧坏芯片。

(看差模输入电压范围,这个参数大,说明没有嵌位二极管。可以用。)

-反应速度慢,即使高速运放,也不够快。

-稳定性不佳,过载饱和时恢复时间长。

 

Q3:什么是“Unit Gain Stable”

Unit Gain Stable, 即单位增益稳定

意思是:此类运放可以设置1倍放大并稳定工作,比如用作跟随器。

相应的有非单位增益稳定的运放,此类运放应用时增益必须大于规定限定值,否则电路不能稳定工作。

有的运放规格书中就写到:- Stable for Gains of 10

比如有些放大倍数小于1的应用,就需要在选择运放时候,考虑是否是单位增益稳定的运放。

 

Q4:怎样选择合适的运放:直流信号

- 确定信号具体特性:信号范围,精度。确定好这些参数,甚至就可以直接联系FAE来帮助选型。

- 输入失调电压(Vos):根据信号最小值,来决定,通常取最小信号值的二分之一以内。例如,最小信号值是1mV,那就需要尽量选择Vos在0.5mV以内的。所有的运放都会给出该参数。着重看最大值,而不是典型值。

- 温漂:看产品输出地点,环境温度可能不同。

- 输入失调电流:如果传感器带载能力很差,即输出阻抗很高,输出电流小。对运放的输出失调电流就有要求了,要求输入运放的电流小,这样对原信号的分压就小。

- 耗电要求

- 工作电压范围

- 输入输出特性: 是否轨对轨的?还是非轨对轨。

 

Q5:怎样选择合适的运放:交流信号

交流信号的具体特性

增益带宽:待处理信号频率X放大倍数 X系数(一般取5-10)<>

开关增益

电压噪声密度

耗电要求

工作电压

输入输出特性

 

FAQ 1:

规格书中描述工作电压Vs = ±15V的运放可以单电源供电吗?

答:可以

“单电源工作电压”

运放工作于单电源,就是平移整个电压的范围,即提高正轨,把负轨提到GND(+Vs=+5V、+12V、+15V,-Vs=GND)

即使,并非所有的运放都是单电源运放

但所有的运放都可以工作于单电源(需要注意输入电压范围、输出动态范围等)

 

怎样做Vos补偿:输入调成0后,用AD采集测量一下输出的偏置。之后,输入其他电压的时候,软件端扣减掉Vos的影响。(也有些电路可以补偿Vos,但是只能用在跟随电路,不能用在放大电路上。)

 

一般厂家会在设计运放芯片时候,在规格书中的极端参数基础上再留出30%-40%余量。但是平时在做设计时候,一定还是要设计在规格范围内,否则厂家不负责任。

 

 

FAQ 2:

运放工作电压一定下,输入的信号电压可以超过运放工作电压吗?是否一定会烧坏运放?

 

答:输入电压超过运放工作电压时,内部保护管导通。

 

但是,规格书中提到限制电流才是值得我们更关注的。只要在输入端串上相对应的电阻来限流。保证不会因为电流过大而烧坏内部保护管,即可。但是电阻也不能选太大,否则增益就做不上去了。

输出端串不串电阻?一般来说,大家不想在输出上做任何文章。但是有些情况,输出端还是可能会出现瞬间高电流。比如,测试治具上有弹簧针专门顶在运放输出的地方。弹簧针和板子接触和分离的过程其实相当于热插拔,会有浪涌。这个时候就需要在输出端串上电阻来限流。

 

过压保护方案:

1) 输出,输入,电源轨分别串上电阻

优点:便宜,可靠

(最倾向方案)

 

2)外部输入加OVP防护(TVS Clamping,不能用稳压管,反应太慢)。

 

优点:便宜,可靠

缺点:

并非适合所有应用(比如高精度系统)

漏电流随温度变化

结电容不定

增加非线性

 

3)差动二极管保护电路

 

优点:便宜,漏电流和结电容相对稳定

缺点:需要增加器件,不能做放大器

 

 

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