集成運(yùn)算放大器的選擇策略與應(yīng)用技術(shù)

1、集成運(yùn)算放大器的選擇策略與應(yīng)用技術(shù)摘要：針對(duì)集成運(yùn)算放人器性能特點(diǎn)，分析了選擇策略；就應(yīng)用廣泛的低噪聲集成運(yùn)放、粘密集成運(yùn) 放、視頻集成運(yùn)放等專(zhuān)用型集成運(yùn)算放人器及其典型應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了討論，給出了相應(yīng)的典型應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞：集成運(yùn)算放大器；選擇策略；應(yīng)用技術(shù)運(yùn)放的選擇策略設(shè)計(jì)目標(biāo)的綜合考慮設(shè)計(jì)者必須綜合考慮設(shè)計(jì)h標(biāo)的信號(hào)電平，閉環(huán)増益,要求粘度，所需帶寬，電路阻抗,環(huán)境條件及其他 因素，并把設(shè)計(jì)要求的性能轉(zhuǎn)換成運(yùn)放的參數(shù)，建立各個(gè)參數(shù)的取值以及它們隨溫度、時(shí)間、電流電壓等 變化的范圍。(2) 深刻理解電路手冊(cè)屮特性指標(biāo)的意義不同的制造商可能給出不同的特性指標(biāo),這些指標(biāo)可能是通過(guò)不同的測(cè)量技術(shù)獲

2、得的，這就給運(yùn)放的選擇 帶來(lái)了困難。為避免這些困難，設(shè)計(jì)者必須深刻理解電路手冊(cè)中特性指標(biāo)的意義，同時(shí)必須了解這些參數(shù) 是如何測(cè)得的，然后把這些特性指標(biāo)轉(zhuǎn)換成對(duì)設(shè)計(jì)要求冇意義的參數(shù)。(3) 選擇具冇最優(yōu)性能價(jià)格比的運(yùn)放設(shè)計(jì)者必須把設(shè)計(jì)h標(biāo)的性能、所選擇器件的性能指標(biāo)與價(jià)格聯(lián)系起來(lái)，以故低的價(jià)格獲得符合設(shè)計(jì) 目標(biāo)捉出的物理、電氣和環(huán)境要求。運(yùn)放的分類(lèi)與兒種典型應(yīng)用不同類(lèi)型運(yùn)放組成近百種運(yùn)放系列，其中一部分是通用的，稱(chēng)為通用型運(yùn)放：另一部分為特姝應(yīng)用捉 供優(yōu)化特性，稱(chēng)為專(zhuān)用型運(yùn)放。通用型運(yùn)放的各項(xiàng)性能拆標(biāo)都比一般的分立元件貞接耦介放大電路冇所改 善，大致能夠滿足中等精度的要求，一般情況下無(wú)須調(diào)零即可

3、使用。專(zhuān)用型運(yùn)放為了適應(yīng)特殊應(yīng)用場(chǎng)合而 貝有優(yōu)化特性。根據(jù)專(zhuān)川型運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)，運(yùn)算放大器可分為：低噪聲運(yùn)放、楷密運(yùn)放、高速運(yùn) 放、低偏置電流運(yùn)放、低漂移運(yùn)放、低功耗/微功耗運(yùn)放等。現(xiàn)在說(shuō)明兒種不同類(lèi)型的專(zhuān)用型運(yùn)放及其應(yīng)用 技術(shù)。低噪聲運(yùn)放及其典型應(yīng)用技術(shù)以ad797為例。它是低噪聲、場(chǎng)效應(yīng)管輸入(fet)運(yùn)算放大器，最大輸入電圧噪聲最大值50nvpp。 ad797紐成的低噪聲電荷放大器見(jiàn)圖1。此時(shí)放大作用取決丁-運(yùn)放輸入端電荷的保持因素，即要求電容cs 上的電荷能被傳送到電容cf,形成輸出電壓aq/cfo在放大器輸出端呈現(xiàn)的電壓噪聲等丁放大器輸入電壓 噪聲乘以電路的噪聲増益(1 +(c

4、s/cf)。圖1ad797組成低噪聲電荷放大器該電路中存在3個(gè)重要的噪聲源：運(yùn)放的電壓噪聲.電流噪聲和電阻rb引起的電流噪聲。該電路利但不能改變低頻時(shí)起支配作用的電阻rb的噪;用汀，形網(wǎng)絡(luò)增大rb的有效電lillffi,改善了低頻截止點(diǎn), 須選擇足夠人的rb盡可能減小該電阻對(duì)整個(gè)電路噪聲影響。為了達(dá)到最佳特性，電路輸入端要對(duì)信號(hào)源 內(nèi)阻進(jìn)行平衡（山電阻rb1調(diào)整）；要對(duì)信號(hào)源電容進(jìn)行平衡（山電容cb1調(diào)整）。當(dāng)cb1值人于300pf時(shí), 電路噪聲能仃效減小。粘密運(yùn)放及其典型應(yīng)用技術(shù)以ad5i7為例。它是一種單片禹粘密運(yùn)算放大器，具有激光調(diào)整的低失調(diào)電壓、低漂移等粘密特性，具有 內(nèi)部補(bǔ)償和短路保

5、護(hù)，能防止自鎖，具冇超低偏置電流電路，偏置電流最大值ina。管殼單獨(dú)引出（8腳）， 使得管殼能單獨(dú)接到和輸入端等電位的點(diǎn)上，從而使管殼上雜散漏電減至最?。荒茇Ρ屋斎腚娐?，使其不 受外部噪聲和電源瞬變的影響。ad517組成微電流電壓轉(zhuǎn)換器的應(yīng)川技術(shù)如圖2所示，該電路具有較高的靈敏度，缺點(diǎn)是失調(diào)電壓漂移和 噪聲等輸入誤差會(huì)被增益放大，影響儀器性能，但ad5i7的粘密特性可以彌補(bǔ)這個(gè)缺憾。由于ad517具 冇超低輸入電流的性能，必須采用防護(hù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)方法是在包裹高阻抗信號(hào)線的絕緣材料外部加一個(gè)低阻 抗自舉電位，這個(gè)自舉電位與高阻抗線的電位保持相等，使絕緣體兩側(cè)沒(méi)有壓降，也就沒(méi)有漏電。防護(hù)體 可作為屏

6、蔽層減少噪聲拾取，并具有減少輸入線有效電容的附加功能。ad517的管殼單獨(dú)引到管腳8,使 管殼也能接到防護(hù)電位上，從而其正消除了封裝絕緣材料上的電位漏電路徑，為敏感電路提供噪聲屏蔽。 該電路給出了典型的反相防護(hù)連接圖，如果管腳8不接防護(hù)端，則應(yīng)將它接地或接電源以減少噪聲。在許 多儀表測(cè)屋的場(chǎng)合，會(huì)遇到從高電壓源測(cè)呈微弱電流的問(wèn)題，在該類(lèi)應(yīng)用屮，很冇必要對(duì)輸入端采取一定 的保護(hù)。ad517具有不同于其他器件的地方，故障形式是山于電流過(guò)大導(dǎo)致器件過(guò)熱而不是電壓擊穿，只耍在受影響的輸入端串聯(lián)一個(gè)電阻即可解決問(wèn)題。實(shí)際應(yīng)用屮，所設(shè)計(jì)儀器儀表的電路板安裝完畢后，通 常要用高純度酒精徹底清洗，然后用消除電

7、離的水漂清，再用氮收干，這樣川保持漏電最小，性能最佳。圖2 ad517紐成微電流電壓轉(zhuǎn)換器視頻運(yùn)放及其典型應(yīng)用技術(shù)以ad829為例。它是采用互補(bǔ)雙極型（cb）制造工藝的單片視頻運(yùn)算放大器，具有優(yōu)異的宣流特性，故 大輸入失調(diào)電壓imv,輸入失調(diào)電壓漂移0.3pv/°c，輸入電壓噪聲1,7nv/hz,輸入電流噪聲為1.5pa/h z,共模抑制比和電源電壓抑制比均為120db；具有常規(guī)補(bǔ)償；具有優(yōu)良的建立時(shí)間特性（至0.1%為90ns）： 反和端驅(qū)動(dòng)50q或75q同軸線時(shí)，ad829在3.58mhz和4.43mhz的相位不均勻性為0.04°,増益不均勻 性為0.02%o圖3視頻放

8、人的典型應(yīng)用視頻放大的典型應(yīng)用如圖3所示，此為同相輸入，可以通過(guò)改變接到管腳2的兩個(gè)電阻rf和r1阻值的大 小來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)電路的增益201gl+rfrl,也可接成反相輸入。管腳7接正電源，管腳4接負(fù)電源，應(yīng)注意采川合適的電源退耦，最好采川多個(gè)電容并聯(lián)的形式（如1嚇、o.lpf、o.olpf并聯(lián)組合），使用±5v電源時(shí)， 能獲得最低的壽分増益和差分相位誤差，取得優(yōu)良的視頻性能。當(dāng)驅(qū)動(dòng)多根電纜時(shí)，須在電纜的輸出z間 加入高頻隔離。放人器輸出端串入75q電阻保證運(yùn)放輸出與傳輸線的匹配，傳輸線末端并入75q電阻保證 負(fù)載之間匹配，在増益g = 6db時(shí)，差分増益誤差0.05%,相位增益誤差0.

9、01°,視頻性能優(yōu)良。注意， 為減小倍號(hào)源內(nèi)阻與放人器輸入電容(約3pf)對(duì)電路交流特性的影響，應(yīng)使信號(hào)源內(nèi)阻小于lkq；有時(shí)需要 在反饋電阻rf兩端并聯(lián)一個(gè)小電容(3pf)加以補(bǔ)償，若采用標(biāo)準(zhǔn)ntsc或pal或secam制式，且電路增 益小于10db和反饋電阻rf值小于500q,則補(bǔ)償電容可以不要:通常情況下,反饋電阻rf值小于lkd 以仃效減小放人器寄生電容對(duì)高頻特性的影響。lm386與型應(yīng)用電路電壓增益為50的放大電路:dc472vcl loon 音頻輸入6r1l2kl c2lou調(diào)i j亠21丄3pii ok8i.m3864547n工r210xqxqc4 !20 u電壓增益為200的放人電路:dc4 12vcl丄 loon 丁 音頻輸入丄2 £pii ok音量 調(diào)吒+(1