4.2.4 零漂移放大器与电流反馈放大器

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实际运算放大器(四) 包括4.2.4,4.2.5两节 失调电压与零漂移放大器 位于4.2.4节 那么上一节提到了输入失调电压参数 Bipolar 运放是优于 FET 运放的 那我们这一节解释一下这个参数的意义 如果我们将运放的输入端都短接 理论上它的输出应该是零 但是呢我们用直流分析计算节点电压发现 输出电压现在是 3.92V 这个值实际上已经是饱和了 它不是轨至轨运放 5V 供电,它最多就能输出 4V 左右 那么我们引入一个可调电池 Voffset 我们逐渐去调节输入端的电压 那么当我达到 VOFFSET 的时候 输出刚好为零 那么这个 VOFFSET 就叫做输入失调电压 我们直接查看 LM324 的器件宏文件 打开以后呢我们可以发现 找到它的输入失调电压是 2mV 那么可以仿真出输入失调电压 我们对 VOFFSET 这个电池 进行直流参数扫描 起始值 1mV 终止值 3mV 那么我们就可以得出 扫描以后发现输出电压在 2V 的时候 2mV 的时候 它有一个输出电压会过零 这就是它的输入失调电压 虽然我们已经定义好了输入失调电压 但是呢我们还是不明白这个参数呢 好坏到底意味着什么 对什么电路有影响 我们建立这么一个仿真电路 来理解失调电压在电路中的意义 两个运放呢都接成了1001倍放大 放大比非常大 我们呢信号源都相同 实际给的是 1mV 的阶跃信号 所以按理说呢 输出电压应该是大概是 1V 的直流电压 那么之所以选择千倍的放大倍数 原因就在于 输入失调电压实际上相当于输入信号一个误差电压 我们放大倍数越大越能把这个误差电压放大到输出 来观测它对电路整个的影响 那么 OPA659 是高速FET运放 而 LMP2021 是零漂移精密放大器 我们在器件选型中将失调电压设为小于 0.005mV 非常好的一个参数 那我们就可以找到2021 我们仿真的结果发现 输入 1mV 理论输出就应该是 1V 那么2021非常完美 输出是 1V 而 OPA659 它输出就不是 1V,有偏离 这就是零漂移放大器优于普通放大器的地方 那么另外我们可以看到呢 659它是高速运放 所以它的压摆率高 它的响应是非常迅速的 2021它属于精密放大器 它的带宽不够宽 所以它是缓慢上升的 这都是符合它们各自的性能参数的 那么对于普通放大器来说呢 也可以外接调零电路补偿这个漂移 而零漂移放大器就2021这样的 它是内部采用自校准电路来实现这一功能 那么零漂移不仅仅指的是输入失调电压小 同时它的温漂也非常小 电流反馈运算放大器 位于4.2.5节 我们到目前为止 本教程所讲述的各种运算放大器 它的包括内部构造原理 指的都是电压反馈运算放大器 简称 VFB 那么实际上还有一大类特殊构造的电流反馈运算放大器 简称 CFB 它们在原理上呢不受增益带宽积的限制 最关键的区别就是 它不会说增益越高,带宽越窄 是专门用于高速放大的场合 那么查看放大器的构架 只有高速放大器里面你才可以看到 CFB 的构架 我们在通用放大器、精密放大器 这都是低速放大器里面 都没有这种构架 那么相比于 VFB CFB 的使用有一些特殊事项 我们当结论把它记下来 那么首先 电流反馈运算放大器的管脚名称、基本运算放大公式 和电压反馈型都是一样的 那么特殊地方在于 CFB 它的输入管脚是不对称的 输入阻抗不等 它的反向输入端输入阻抗低 所以呢我们在设计电路中没有必要去匹配两个的 所以呢我们在设计电路中没有必要去匹配两个的 阻抗往外看是不是匹配的 那么第二 反馈电容 CF 是不允许存在的 它在电流反馈运算放大器中会造成振荡 所以 CFB 它不能做积分器 也不能通过并联一个小的补偿电容来消除振荡 那么 CFB 的性能和稳定性与反馈电阻密切相关 我们取值呢尽量参考芯片说明书给的取值 对应的增益 对应的 RF 取值 或者呢我们参考 设计范例 它里面的 RF 是多少 减小 RF 可以获得更大的带宽 但是 RF 过小会引发振荡 所以呢 CFB 也不能用作缓冲器 用作缓冲器用途的时候 这个实际上 RF = 0 本课小结 失调电压的定义 我短接运放的输入端 输出肯定不是零 那么我给运放的输入端给一个非常小的可调电压 我把它调到输出为零的时候 输入电压的值就叫做 输入失调电压 通过直流参数扫描 扫一下我就知道在什么位置 是它的输入失调电压 那么失调电压的运放的影响在哪呢 就在于当我是高倍数放大的时候 高倍数放大意味着把你开始不起眼的 一毫伏、零点几毫伏的输入失调电压放大 作为误差放大给输出级 所以这时候呢失调电压影响特别大 反之,如果你的有用信号非常大 输入失调电压可以忽略 你放大倍数不高 这个性能就不会受什么影响 那么可以看到 在这种应用中我们得选择 零漂移放大器 也就是输入失调电压极小 零点零零零几毫伏这种 精密放大器 那么它在高放大倍数上 精确 而不能去选择 这种高速运放 但是呢输入失调电压非常大的 电流反馈运算放大器 那么 CFB 呢和 VFB 它的管脚名称一致 基本使用方法也是一样的,计算方法也是一样的 那么它的几个注意事项是 它输入阻抗,反向输入组抗非常小 数入组两个端不对称 它呢不允许存在 反馈电容 会振荡 RF 的取值 这里标的 R3 的取值 尽量按照芯片说明书给的范例 不要自己去发明 好,这一次到这里
课程介绍 共计80课时,9小时48分45秒

电子电路基础知识讲座

电源 MOSFET 放大器 噪声 电子电路基础 放大电路 university

本系列课程目前共有80讲,由青岛大学和TI德州仪器联合推出,傅强老师主讲。从模拟及电源出发,系统系列地讲解了电路设计上的基础知识,从多方面多角度给学员提供了全面学习的机会,也是工程师快速查找相关基础知识的便捷手段。
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讲师

讲师: 傅强老师

讲师:青岛大学南开大学博士学历。主讲本科的模电和数电课程,以及研究生的电子电力等课程。指导国家级大学生创新创业训练项目,大学生电子设计竞赛, 和企业横向课题等等。

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