模擬前端學(xué)習(xí)指南課件

模擬前端學(xué)習(xí)指南楊建國2009-06模擬前端學(xué)習(xí)指南楊建國1目錄器件簡介放大器關(guān)鍵參數(shù)解讀常見電路和應(yīng)用場合器件選擇的基本原則模擬前端的設(shè)計和調(diào)試方法目錄器件簡介2器件簡介（一）：通用運放除廉價外，沒有任何最優(yōu)指標的運放。μA741,LM324,TL084,LM358,NE5532等。有單一運放、雙運放、四運放等形式。有不同的封裝類型。器件簡介（一）：通用運放除廉價外，沒有任何最優(yōu)指標的運放。3器件簡介（二）：高速運放主要表現(xiàn)在GBW,SR較大。有電流反饋型和電壓反饋型兩類。電流反饋放大器的優(yōu)點是，具有更高的壓擺率，其增益和帶寬是獨立的，無“頻率越高，增益越小”的限制。電流反饋放大器的穩(wěn)定性較差，不能做成常見的跟隨器設(shè)計，需要縝密的穩(wěn)定性設(shè)計。器件簡介（二）：高速運放主要表現(xiàn)在GBW,SR較大。4器件簡介（三）：高精密運放低噪聲運放主要表現(xiàn)在Vn指標較小。1nV~20nV/√Hz@10kHz噪聲計算在器件參數(shù)解讀中講解。噪聲是固有的，隨機的，本身無法消除的。在放大小信號時，必須選用低噪聲運放。OPA211器件簡介（三）：高精密運放低噪聲運放5器件簡介（三）：高精密運放高阻（低輸入偏置電流）FET輸入較好提供很小的輸入偏置電流，0.1pA～10pA。OPA129,0.1pAOPA337,10pA用于精密電流檢測，以及其它需要低偏置電流的場合。器件簡介（三）：高精密運放高阻（低輸入偏置電流）6器件簡介（三）：高精密運放低功耗主要表現(xiàn)在靜態(tài)電流Iq較小上。OPA369,1.1uA靜態(tài)電流IqTLV2401,0.95uA一般低功耗運放，其它指標相應(yīng)較差。器件簡介（三）：高精密運放低功耗7器件簡介（三）：高精密運放低失調(diào)電壓運放有兩個指標對此重要，VIO，一般為1uV以上，OffsetDrift，0.01uV/℃失調(diào)是運放本身存在的，但是外部可調(diào)。溫漂卻很難控制。器件簡介（三）：高精密運放低失調(diào)電壓運放8器件簡介（三）：高精密運放器件簡介（三）：高精密運放9器件簡介（三）：高精密運放寬帶與高速運放相比，速度較低，一般在150MHz以下，但失調(diào)和噪聲更小。型號GBW(MHz)SR(V/us)VIO(mV)OffsetDrift(uV/C)Vn@1kHz(nV/√Hz)價格OPA3011508052.53$1.6OPA36550250.2113$0.95OPA435344228518$2.9器件簡介（三）：高精密運放寬帶型號GBW(MHz)SR(V/10器件簡介（三）：高精密運放軌至軌（RailtoRail）輸入電壓，特別是輸出電壓可以與電源電壓（像軌道一樣約束著）非常接近，幾乎達到滿電源輸出。分為RRI，RRO，RRIO三類，一般不單獨歸類。在低壓供電中非常有用。器件簡介（三）：高精密運放軌至軌（RailtoRail）11器件簡介（四）：差動放大器抑制共模，放大差模，提高CMRR標準減法電路即可，但對稱性非常關(guān)鍵集成產(chǎn)品解決對稱性問題可以2/3輸入（放大），也可5/1輸入（衰減）。器件簡介（四）：差動放大器抑制共模，放大差模，提高CMRR12優(yōu)點左邊的放大，下面的衰減。下面的可以承受高的共模電壓。UidUicUidUicUout＝－Uid×（10k/100k）缺點輸入電阻較小增益難以調(diào)節(jié)，固定的10倍或者0.1倍。儀表放大器應(yīng)運而生。優(yōu)點UidUicUidUicUout＝－Uid×（10k/113器件簡介（五）：儀表放大器在差動放大器的前端增加跟隨器，形成典型的三運放結(jié)構(gòu)。增益可通過外部電阻調(diào)節(jié)；輸入電阻很高；極高的CMRR。不能接受太高的共模電壓。器件簡介（五）：儀表放大器在差動放大器的前端增加跟隨器，形成14自歸零技術(shù)，使得輸入偏置電壓很低，25uV；輸入端內(nèi)部具有射頻抑制；較高的共模抑制比100dB；輸入電阻很高，增益在1～1000之間可調(diào)。自歸零技術(shù)，使得輸入偏置電壓很低，25uV；15器件簡介（六）：全差動放大器輸入有兩種，單端和差動，輸出也有兩種，單端和差動。單出雙出單入一般運放電路（全差動）雙入儀表/差動全差動用于入出類型轉(zhuǎn)換，以及純差動信號鏈中。廣泛用于高速差分ADC的前端。器件簡介（六）：全差動放大器輸入有兩種，單端和差動，輸出也有16注意VOCM，共模電壓輸入，可以懸空，也可以由ADC等提供，其含義是通過此腳電壓輸入，控制輸出差動信號的共模量。注意VOCM，共模電壓輸入，可以懸空，也可以由ADC等提供，17器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器電流檢測的方法有直接法和間接法兩種。間接法利用霍爾傳感器，一般測大電流。直接法將一個電阻串在回路中，并聯(lián)測量其電壓差以表征電流。有高端檢測(HighSide)和低端檢測(LowSide).HighSidemonitorLowSidemonitor器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器電流檢測的方法有直接法和間接法18器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器低端檢測用一般的精密放大器即可。但對被測的負載影響不容忽視，因為其“GND”不再穩(wěn)定。高端檢測不影響GND，但面臨的問題是，可能遇到很高的共模電壓，因此有專用的電流檢測器來克服這個困難。一般用毫歐姆～歐姆級的專用電阻。器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器低端檢測用一般的精密放大器即可19MSP430MSP43020器件簡介（八）

可編程增益放大器PGA一般具有歸整的增益，常見有1、2、4、8……128，或者1、2、5、10、20……有并行控制的，有串行控制的，基本都能與現(xiàn)有控制器很好的對接。器件簡介（八）

可編程增益放大器PGA一般具有歸整的增益，常21模擬前端學(xué)習(xí)指南課件22器件簡介（九）：壓控增益放大器器件簡介（九）：壓控增益放大器23模擬前端學(xué)習(xí)指南課件24模擬前端學(xué)習(xí)指南課件25模擬前端學(xué)習(xí)指南課件26器件簡介（十）：集成濾波器與運放組成的濾波器相比，集成濾波器優(yōu)點：方便。準確。一般不需要用戶選擇電容—設(shè)定參數(shù)靠頻率或者電阻。體積小，各模塊參數(shù)一致性好，更易形成相同截止頻率的高階濾波器。可控性較好。缺點：有些存在頻率噪聲，對小信號濾波不利；價格較高；靈活性有時較差。外部器件設(shè)定截止頻率型——非程控；Pinprograme數(shù)字量設(shè)定頻率型——程控；Clockprograme頻率控制截止頻率型——程控；continuous-time型無需CLK，開關(guān)電容型需要fCLK器件簡介（十）：集成濾波器與運放組成的濾波器相比，集成濾波器27這兩個都是continuous-time型，noclockin，noclocknoise。每個都有2組/4組二階濾波器組成。串聯(lián)可以形成4階或者8階的濾波效果。274具有4組，但FC腳只有一個。275具有2組，有2個獨立的FC腳。所有的頻率點，Q值，都由外部電阻設(shè)置。一般截止頻率上限為150kHz~300kHz，下限是100Hz。這兩個都是continuous-time型，noclock28模擬前端學(xué)習(xí)指南課件29模擬前端學(xué)習(xí)指南課件30第2講第2講31半程控，當(dāng)外接振蕩源改變fclk時，如果RC參數(shù)不變，則引起Q改變。COSC可以接外部振蕩源fclk，也可接電容內(nèi)部產(chǎn)生fclk.截止頻率fc＝fclk/(100,200,400可選，取決于D（÷）接V+,GND,V-)上面的RC決定濾波幅頻特性的形態(tài)，一般選1/2πRC=1.62fc半程控，當(dāng)外接振蕩源改變fclk時，如果RC參數(shù)不變，則引起32Universal/Pin和R共同控制。Universal/Pin和R共同控制。33模擬前端學(xué)習(xí)指南課件34CLOCK控制型這類純CLOCK型，為低通，有不同的濾波類別和階數(shù)。一般為8階、5階。含巴特沃思、切比雪夫、貝賽爾、橢圓等。CLOCK控制型這類純CLOCK型，為低通，有不同的濾波類別35器件簡介（十一）：模擬乘法器實現(xiàn)兩個模擬電壓的相乘關(guān)系。AD633：W=0.1*(X1-X2)*(Y1-Y2)+Z器件簡介（十一）：模擬乘法器實現(xiàn)兩個模擬電壓的相乘關(guān)系。36看懂?dāng)?shù)據(jù)表——參數(shù)和圖不細致看Datasheet就直接使用芯片，是一個壞習(xí)慣。上圖輸出振蕩，為什么呢？220220110UiUoOP37看懂?dāng)?shù)據(jù)表——參數(shù)和圖不細致看Datasheet就直接使用芯37看懂?dāng)?shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表一般由6部分組成短句總結(jié)概括頁（關(guān)鍵指標，一般描述）參數(shù)表（廠家在特定條件下測得）指標圖應(yīng)用（應(yīng)用場合、典型電路）封裝（制板、購買）要學(xué)會看，看完要有感覺看懂?dāng)?shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表一般由6部分組成38看懂?dāng)?shù)據(jù)表——概括頁可以了解60％的信息，初步確定是否符合。主要陳述芯片最大的特點。有些指標，出于商業(yè)化考慮，廠家在概括頁給出的數(shù)據(jù)是最優(yōu)數(shù)據(jù)，不能全信。不同公司對指標的叫法不同，要理解。看懂?dāng)?shù)據(jù)表——概括頁可以了解60％的信息，初步確定是否符合。39看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)40看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)41看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(OP37)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(OP37)42看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)（OP37）看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)（OP37）43看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)VOS(VIO)OP37:10~30uV,TL081:3mVInputoffsetvoltage輸入失調(diào)電壓加載在兩個輸入端之間的電壓使得靜止輸出電壓為0或者指定的其它電平。是器件開環(huán)下的參數(shù)。αVIOOP37:0.2~0.4uV/℃,TL081:18uV/℃Averagetemperaturecoefficientofinputoffsetvoltage輸入失調(diào)電壓平均溫度系數(shù)輸入失調(diào)電流變化相對于氣溫變化的比值。是指定溫度范圍內(nèi)的平均值，用μV/℃表示?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)VOS(VIO)OP37:144一般調(diào)零方法：在調(diào)零電位器的配合下，將輸入信號設(shè)為0（一般是將輸入端接地），調(diào)電位器使得輸出為0。不同的運放，其調(diào)零電路可能不同，主要區(qū)別是接-Vcc還是＋Vcc；5/8腳電位器值，datasheet上有。一般調(diào)零方法：在調(diào)零電位器的配合下，將輸入信號設(shè)為0（一般是45看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標有兩個指標與噪聲有關(guān)Vn等效輸入噪聲電壓In等效輸入噪聲電流其中Vn對輸出含有的噪聲貢獻較大。Vn由兩個參數(shù)及完整的噪聲密度圖組成，一個是某一范圍內(nèi)的噪聲值，單位uV。一個是某處的噪聲密度，用nV/√Hz表示。最終的Vn由復(fù)雜的關(guān)系式計算獲得，后面講?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標46看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標要計算輸出噪聲幅度，先計算e1，e2當(dāng)?shù)貌坏紺時，直接取給定值4uVpp，除以6.6得到有效值e1Vn=(e12+e22)0.5一般，e2影響更大?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標47看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)知道Vn（有效值）后，乘以6.6倍或者6倍，即可得到輸出噪聲峰峰值（99.7％）看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)知道Vn（有效值）后，乘以6.6倍48看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)下表是低噪聲OP37的指標和圖。e1峰峰值為80nVpp，即80/6.6=12.12nVrmse1計算值為12.87×6.6＝84nVpp廠家給出的指標中，均未計算閉環(huán)增益，在實際應(yīng)用中，必須在e1和e2中乘以閉環(huán)增益G，才能得到輸出噪聲幅度?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)下表是低噪聲OP37的指標和圖。49看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)放大電路輸出噪聲計算總結(jié)確定閉環(huán)增益GCL;確定放大電路的上限工作頻率f2；根據(jù)運放的噪聲曲線，確定轉(zhuǎn)折頻率f1，確定平坦區(qū)噪聲密度end，計算e2，單位是有效值。有兩種方法確定e1如果能從運放datasheet中獲得1Hz處的噪聲密度C，則確定1/f區(qū)域的上下限fb、fa后，（注意，下限一般是0.1Hz，上限一般是轉(zhuǎn)折頻率f1）有些數(shù)據(jù)表中，直接給出e1峰峰值，需要變成有效值——除以6.6.按照下式計算輸出噪聲有效值，然后乘以6.6為輸出噪聲峰峰值。看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)放大電路輸出噪聲計算總結(jié)50看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)單位增益帶寬，增益帶寬積，壓擺率看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)單位增益帶寬，增益帶寬積，壓擺率51看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)52看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)對峰值為5V的正弦波輸出（正負7V電源）TL081的滿功率帶寬為(13V/us)/(6.28*5V)=414.0kHzOP37的滿功率帶寬為(17V/us)/(6.28*5V)=541.4kHz對單位增益帶寬差異很大的放大器，其滿功率帶寬卻差異不大。說明，兩者有獨立性?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)對峰值為5V的正弦波輸出（正負7V53看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)增益裕度和相位裕度增益裕度和相位裕度都應(yīng)大于一定值，才能保證運放的穩(wěn)定性?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)增益裕度和相位裕度54模擬前端學(xué)習(xí)指南課件55看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)IIBInputbiascurrent輸入偏置電流Theaverageofthecurrentsintothetwoinputterminalswiththeoutputatthespecifiedlevel.當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的平均值。IIOInputoffsetcurrent輸入失調(diào)電流Thedifferencebetweenthecurrentsintothetwoinputterminalswiththeoutputatthespecifiedlevel.當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的差值?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)IIB56看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)57模擬前端學(xué)習(xí)指南課件58看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)THD+NTotalHarmonicDistortionplusNoise總諧波失真加噪聲諧波失真起因于運放電路的非線性，噪聲起源于等效輸入噪聲。一個純正弦波輸入，在電路的輸出可以檢測到多種頻率分量：基波U1,諧波Ui,噪聲總量UN，均有有效值表示。非線性失真主要由兩個事件引起SR不夠；輸出超過電源限制電壓。避免之則可大幅度減少諧波?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)THD+N59看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)60看懂?dāng)?shù)據(jù)表——技巧看表格時，學(xué)會在右側(cè)快速尋找單位，比看左側(cè)的名稱快。注意表格中的適用條件：25℃是一般測試條件，其指標為最優(yōu)的；其它溫度范圍下得到的指標，肯定比較差。不同后綴產(chǎn)品，指標不同，要注意自己的芯片后綴?？磮D時，對一些關(guān)鍵圖的形態(tài)有所認識，有助于快速找到。不同廠家的名稱不同，需要格外注意。在pdf文檔中，利用查詢可以快速定位?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——技巧看表格時，學(xué)會在右側(cè)快速尋找單位，比看左側(cè)61第3講常見電路——目錄線性運算電路第3講常見電路——目錄線性運算電路62常見電路——比例器同相比例器和反相比例器常見電路——比例器同相比例器和反相比例器63常見電路——跟隨器用于阻抗匹配；電流反饋放大器中，為了保證電路的穩(wěn)定性，一定要增加反饋環(huán)中的電阻，具體阻值可以參考數(shù)據(jù)表。在電壓反饋放大器中，一般無需增加環(huán)路電阻。常見電路——跟隨器64常見電路——精確反相緩沖器常見電路——精確反相緩沖器65常見電路——差分輸出緩沖器常見電路——差分輸出緩沖器66常見電路——增益控制比例器常見電路——增益控制比例器67常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUi常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUi68常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUiRRR常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUiRRR69常見電路——電流轉(zhuǎn)換器常見電路——電流轉(zhuǎn)換器70常見電路——測量表常見電路——測量表71常見電路——測量表常見電路——測量表72常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路73常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路74常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路75常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路76常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路77常見電路——線性運算電路Y=mX+b電路常見電路——線性運算電路Y=mX+b電路78常見電路——線性運算電路Y=mX-b電路常見電路——線性運算電路Y=mX-b電路79常見電路——線性運算電路Y=mX－b電路（精確）常見電路——線性運算電路Y=mX－b電路（精確）80常見電路——線性運算電路Y=－mX+b電路常見電路——線性運算電路Y=－mX+b電路81常見電路——線性運算電路Y=－mX－b電路常見電路——線性運算電路Y=－mX－b電路82常見電路——加法器常見電路——加法器83常見電路——加法器常見電路——加法器84常見電路——減法器常見電路——減法器85常見電路——積分器簡單積分器常見電路——積分器簡單積分器86常見電路——積分器零點漂移抑制積分器常見電路——積分器零點漂移抑制積分器87常見電路——積分器含重建控制的積分器常見電路——積分器含重建控制的積分器88常見電路——積分器差分積分器常見電路——積分器差分積分器89常見電路——積分器比例積分器常見電路——積分器比例積分器90常見電路——微分器微分器此電路一般不直接使用。極易受到高頻噪聲影響——頻率越高，其放大倍數(shù)越大在設(shè)計中必須考慮限制高頻。常見電路——微分器微分器91常見電路——微分器對高頻噪聲有抑制作用的微分器常見電路——微分器對高頻噪聲有抑制作用的微分器92常見電路——微分器對高頻噪聲產(chǎn)生雙重抑制的微分器常見電路——微分器對高頻噪聲產(chǎn)生雙重抑制的微分器93常見電路——微分器比例微分加法器（輸出為原信號和微分的加法）常見電路——微分器比例微分加法器（輸出為原信號和微分的加法）94常見電路——擴流電路多數(shù)運放的輸出電流能力很差，在需要大電流輸出時，或者采用大電流運放，或者采用擴流電路。左圖是標準全幅度擴流，右兩圖為單極性擴流。Ui>0Ui<0VCC-VEE常見電路——擴流電路多數(shù)運放的輸出電流能力很差，在需要大電流95常見電路——基準電路電流基準常見電路——基準電路電流基準96常見電路——基準電路常見電路——基準電路97常見電路——基準電路常見電路——基準電路98常見電路——基準電路常見電路——基準電路99常見電路——基準電路常見電路——基準電路100常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：有源濾波器和無源濾波器所有使用activedevice（有源器件，如運放、晶體管等）實現(xiàn)的濾波器，都稱為有源濾波器。而僅使用電阻、電容、電感等實現(xiàn)的濾波器，稱為無源濾波器。無源濾波器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，無器件引入問題，可以使用在最高頻率處。但其結(jié)構(gòu)僵化，實現(xiàn)高階級聯(lián)衰減嚴重，各級相互影響，低頻段需要很大的電容或者電感，難以用于低頻。有源濾波器結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，存在器件引入后帶來的問題，如器件本身高頻特性不好引起無法在高頻段工作。但是，其結(jié)構(gòu)可變性強，容易級聯(lián)，可以放大等優(yōu)點，擴大了它的應(yīng)用場合。選擇策略：在極低頻率段，一般不采用無源濾波器。低階濾波器可以使用無源，但要考慮其輸入輸出阻抗與電路的匹配。對微小的前端信號，當(dāng)必須使用濾波器時，一般都采用無源。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：有源濾波器和無源101常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器階數(shù)濾波器分為一階（firstorder）、二階（secondorder）以及高階（highorder）。每增加一階，截止頻率處的衰減將加快10倍。需要根據(jù)濾波要求，選擇合適的階數(shù)。高階濾波器是由一階和二階濾波器級聯(lián)形成。在級聯(lián)過程中，即便是相同的二階濾波器，也很少設(shè)計成參數(shù)完全一致的。這造成高階濾波器設(shè)計的復(fù)雜性。因此，如果低階能夠滿足要求，就一定不要設(shè)計成高階。階數(shù)12345衰減倍率－20dB/10倍頻－40dB/10倍頻－60dB/10倍頻－80dB/10倍頻－100dB/10倍頻常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器階數(shù)階數(shù)1102常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：品質(zhì)因數(shù)對于一階濾波器，沒有必要出現(xiàn)品質(zhì)因數(shù)的概念。二階濾波器中，對低通或者高通，Q代表著極點品質(zhì)，也就是極點處的增益大小，由此產(chǎn)生了不同種類的濾波器。當(dāng)Q>0.707時，幅頻特性會出現(xiàn)隆起，切比雪夫型。當(dāng)Q=0.707時，巴特沃思型。當(dāng)Q<0.707時，貝賽爾型。Q值的選取，幾乎無需設(shè)計者操心。當(dāng)你需要切比雪夫，告訴需要的階數(shù)，有標準表格告訴你，各級的Q應(yīng)該選多少。對帶通/帶阻濾波器，Q代表通帶/阻帶的尖銳程度。Q=fn/(f2-f1)常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：品質(zhì)因數(shù)103常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：不同類型濾波器的選擇巴特沃思：具有最大限度的平坦頻段，保護有用信號的幅度一致性。廣泛用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的ADC前端抗混疊濾波。切比雪夫：提供更加陡峭的增益衰減。通帶增益不是單調(diào)的，包含固定數(shù)量的紋波。通帶紋波越多，衰減越快。經(jīng)常用于濾波器組設(shè)計中，此處信號中含什么頻率比增益不變更加重要。貝賽爾低通在寬頻率范圍內(nèi)具有線性相位特性，這導(dǎo)致在此頻段內(nèi)具有不變的群延時。貝賽爾低通，因此提供了一個最適合方波傳輸?shù)男袨?。然而，它的其它特性卻不如巴特沃思和切比雪夫。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：不同類型濾波器的104常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波效果分類低通濾波器：保留低頻，濾除高頻。高通濾波器：保留高頻，濾除低頻。帶通濾波器：保留一個頻段內(nèi)的信號，濾除其余的。陷波器（帶阻濾波器）：濾除一個頻段內(nèi)的信號，保留其余的。全通濾波器：不濾除任何頻率分量，僅對不同的頻率分量產(chǎn)生線性相移。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波效果分類105常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器設(shè)計的基本規(guī)則先確定使用有源還是無源。無源濾波器有大量的現(xiàn)成電路可以參考，有標準的計算公式。對有源濾波器，首先要確定三種濾波器的種類，是巴特沃思、還是切比雪夫等。然后確定階數(shù)，根據(jù)表格確定各級的Q、a、b。選擇合適的電路結(jié)構(gòu)，Sally-KeyorMFB.對每級濾波器，選定一個電容C1,即可計算獲得其它參數(shù)。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器設(shè)計的基本106常見電路——低通濾波器常見電路——低通濾波器107常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——基本電路分析設(shè)計已知fL,，增益A0,以及a11）選定C12）3）選定R3已知fL,，增益A0,以及a11）選定C13）注意：如果計算出的電阻過大（大于500k）或者過?。?00歐），需要重選。常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——基本電路分析設(shè)計108常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——設(shè)計舉例要求設(shè)計一個獨立的一階低通濾波器，單位增益，截止頻率為1kHz。選定電路為同相輸入，單位增益，電路如下:選定電容C1為47nF。無特殊要求，a1＝1選擇電阻為3.38k，精度1％。如果此濾波器為三階貝賽爾濾波器的第一級，重新設(shè)計。查找表格得知，在三階貝賽爾中，第一級的a1＝0.756選擇R1為2.56k，精度1％常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——設(shè)計舉例109常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器（有下列兩類，共3種可供選擇）Sallen-Key拓撲-同相MFB(MultiFeedBack)拓撲－反相常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器（有下列兩類，共3種110常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器—Sallen-Key結(jié)構(gòu)單位增益設(shè)計步驟（已知截止頻率，濾波器類型，階數(shù)）1）根據(jù)類型、階數(shù)，查表格確定a1,b12）自行選擇C1,根據(jù)左式計算C23）根據(jù)左下式計算R1、R24）R1、R2的選取以1％精度常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器—Sallen-Ke111常見電路——系數(shù)表(Bessel)常見電路——系數(shù)表(Bessel)112常見電路——系數(shù)表(Butterworth)常見電路——系數(shù)表(Butterworth)113常見電路——系數(shù)表(Tschebyscheff)常見電路——系數(shù)表(Tschebyscheff)114常見電路——系數(shù)表常見電路——系數(shù)表115常見電路——二階低通濾波器舉例二階單位增益切比雪夫低通，截止頻率3kHz，-3dB通帶紋波根據(jù)表16-9，查出a＝1.0650，b＝1.9305常見電路——二階低通濾波器116常見電路——二階低通濾波器常見電路——二階低通濾波器117常見電路——二階低通濾波器可調(diào)節(jié)二階低通濾波器（更容易選取電阻電容）常見電路——二階低通濾波器可調(diào)節(jié)二階低通濾波器（更容易選取電118常見電路——二階低通濾波器（MFB)二階低通濾波器——MFB（反相，方便提供更高增益）設(shè)計步驟：2）選定C13）計算C24）計算電阻1）確定BS/BTW/CHE，查表獲得a1，b1，根據(jù)要求，確定A0,fc常見電路——二階低通濾波器（MFB)二階低通濾波器——MFB119常見電路——高階低通濾波器高階濾波器均由一階和二階級聯(lián)形成。各級的轉(zhuǎn)角頻率fci與總截止頻率fc不一定相同。設(shè)計時按照單級A0,ai，bi，以及總fc進行，無需考慮fci在B/B/C選擇上，必須各級相同。在S/M選擇上，可以各級不同，但盡量相同。常見電路——高階低通濾波器高階濾波器均由一階和二階級聯(lián)形成。120常見電路——高階低通濾波器舉例五階單位增益巴特沃思，截止頻率50kHz立即查巴特沃思表。確定三個濾波器的ai、bi因為是單位增益，因此電路結(jié)構(gòu)最好選擇三個都是SallenKey第1級第2級第3級常見電路——高階低通濾波器第1級第2級第3級121常見電路——高階低通濾波器第一級，一階低通。已知a1＝1，b1＝0，fc＝50kHz常見電路——高階低通濾波器第一級，一階低通。122常見電路——高階低通濾波器第2級，二階低通。已知a1＝1.6180，b1＝1，fc＝50kHz常見電路——高階低通濾波器第2級，二階低通。123常見電路——高階低通濾波器第3級，二階低通。已知a3＝，b3＝，fc＝50kHz常見電路——高階低通濾波器第3級，二階低通。124常見電路——高階低通濾波器注意總濾波器為巴特沃思型，但第1級為一階，第2級為貝賽爾型，第3級為切比雪夫型。各級的獨立截止頻率為fci不一定等于fc，顯然當(dāng)Q增大時，獨立的截止頻率會大于fc。可以從表中看出，ki＝fci/fc是不同的。在計算中，只要遵循表格即可，無需考慮fci常見電路——高階低通濾波器注意125第4講常見電路——高通濾波器高通濾波器（電阻電容互換即可實現(xiàn)）第4講常見電路——高通濾波器高通濾波器（電阻電容互換即可實現(xiàn)126常見電路——一階高通濾波器一階高通濾波器（獨立的一階，a1＝1）高階高通（奇數(shù)階）設(shè)計時，表格會給出第1級一階高通濾波器的a1常見電路——一階高通濾波器一階高通濾波器（獨立的一階，a1＝127常見電路——二階高通濾波器二階高通濾波器（有下列兩類，共3種可供選擇）Sallen-Key拓撲-同相MFB(MultiFeedBack)拓撲－反相常見電路——二階高通濾波器二階高通濾波器（有下列兩類，共3種128常見電路——二階高通濾波器Sallen-Key一般都選擇單位增益型。常見電路——二階高通濾波器Sallen-Key一般都選擇單位129常見電路——二階高通濾波器MFB可以獲得高增益，但為反相根據(jù)確定的A∞,選擇C和C2由于A∞受C和C2影響，電容必須選擇精度高的常見電路——二階高通濾波器MFB可以獲得高增益，但為反相根據(jù)130常見電路——高階高通濾波器設(shè)計方法與低通濾波器完全相同，還是要頻繁使用表格（與低通完全相同）舉例：（3階單位增益高通貝賽爾，fc＝1kHz）注意，此處的一階濾波器a1不為1第1級第2級常見電路——高階高通濾波器設(shè)計方法與低通濾波器完全相同，還是131常見電路——高階高通濾波器第1級第2級常見電路——高階高通濾波器第1級132常見電路——帶通濾波器在上限截止頻率和下限截止頻率相差較遠時，可以用一個m階低通濾波器和一個n階高通濾波器串聯(lián)，形成一個m＋n階帶通濾波器。但是，當(dāng)兩個截止頻率較為靠近時，就可以采用一種獨立的二階帶通濾波器。當(dāng)需要更高階數(shù)的帶通濾波器時，就可以采用多個二階濾波器串聯(lián)實現(xiàn)。二階獨立的濾波器有兩類：Sallen-Key和MFB。fm，中心頻率。f2帶通的上限，f1帶通的下限。f2×f1＝fm2，B=f2-f1帶寬Q=fm/B常見電路——帶通濾波器在上限截止頻率和下限截止頻率相差較遠時133常見電路——帶通濾波器Sallen-KeySallen-Key型二階帶通Sallen-Key二階低通Sallen-Key二階高通Sallen-Key常見電路——帶通濾波器Sallen-KeySallen-Ke134常見電路——帶通濾波器獨立確定，與Q、Am無關(guān)Q、Am無法獨立調(diào)節(jié)，取決于設(shè)計者強調(diào)哪個指標。計算更加簡單，無需查表。G為內(nèi)部過渡參數(shù)，但不得大于等于3，甚至不能接近3。否則易振蕩。常見電路——帶通濾波器獨立確定，與Q、Am無關(guān)Q、Am無法獨135常見電路——帶通濾波器MFB設(shè)計步驟(已知fm、Am、Q）1）選擇C2）根據(jù)Q計算R23）根據(jù)Am計算R14）根據(jù)fm計算R3常見電路——帶通濾波器MFB設(shè)計步驟(已知fm、Am、Q）1136常見電路——帶阻濾波器(雙T)無源雙T帶阻Q=0.25有源雙T帶阻（Twin-T)常見電路——帶阻濾波器(雙T)無源雙T帶阻137常見電路——帶阻濾波器(雙T)Twin-T獨立調(diào)節(jié)頻率通帶增益A與Q互相影響，按照需求選擇第一希望。G應(yīng)小于2。常見電路——帶阻濾波器(雙T)Twin-T獨立調(diào)節(jié)頻率通帶增138常見電路——帶阻濾波器(文氏)有源文氏電橋（ActiveWien-RobinsonFilter）與雙T相比的優(yōu)點：可以在不影響Q的情況下改變A。常見電路——帶阻濾波器(文氏)有源文氏電橋（ActiveW139常見電路——帶阻濾波器常見電路——帶阻濾波器140常見電路——全通濾波器常見電路——全通濾波器141常見電路——全通濾波器常見電路——全通濾波器142常見電路——單電源電路常見電路——單電源電路143常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)144常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)145常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)常見電路——單電源電路單電源運放設(shè)計基礎(chǔ)146常見電路——全差分電路陷波濾波器常見電路——全差分電路陷波濾波器147常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器148常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器149常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器150常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器常見電路——濾波器（非集成濾波器）陷波濾波器151常見電路——擴流電路常見電路——擴流電路152常見電路——擴流電路常見電路——擴流電路153模擬前端學(xué)習(xí)指南課件154模擬前端學(xué)習(xí)指南課件155參考文獻HANDBOOKOFOPERATIONALAMPLIFIERAPPLICATIONSOPAMPSFOREVERYONE參考文獻HANDBOOKOFOPERATIONALAM156模擬前端學(xué)習(xí)指南楊建國2009-06模擬前端學(xué)習(xí)指南楊建國157目錄器件簡介放大器關(guān)鍵參數(shù)解讀常見電路和應(yīng)用場合器件選擇的基本原則模擬前端的設(shè)計和調(diào)試方法目錄器件簡介158器件簡介（一）：通用運放除廉價外，沒有任何最優(yōu)指標的運放。μA741,LM324,TL084,LM358,NE5532等。有單一運放、雙運放、四運放等形式。有不同的封裝類型。器件簡介（一）：通用運放除廉價外，沒有任何最優(yōu)指標的運放。159器件簡介（二）：高速運放主要表現(xiàn)在GBW,SR較大。有電流反饋型和電壓反饋型兩類。電流反饋放大器的優(yōu)點是，具有更高的壓擺率，其增益和帶寬是獨立的，無“頻率越高，增益越小”的限制。電流反饋放大器的穩(wěn)定性較差，不能做成常見的跟隨器設(shè)計，需要縝密的穩(wěn)定性設(shè)計。器件簡介（二）：高速運放主要表現(xiàn)在GBW,SR較大。160器件簡介（三）：高精密運放低噪聲運放主要表現(xiàn)在Vn指標較小。1nV~20nV/√Hz@10kHz噪聲計算在器件參數(shù)解讀中講解。噪聲是固有的，隨機的，本身無法消除的。在放大小信號時，必須選用低噪聲運放。OPA211器件簡介（三）：高精密運放低噪聲運放161器件簡介（三）：高精密運放高阻（低輸入偏置電流）FET輸入較好提供很小的輸入偏置電流，0.1pA～10pA。OPA129,0.1pAOPA337,10pA用于精密電流檢測，以及其它需要低偏置電流的場合。器件簡介（三）：高精密運放高阻（低輸入偏置電流）162器件簡介（三）：高精密運放低功耗主要表現(xiàn)在靜態(tài)電流Iq較小上。OPA369,1.1uA靜態(tài)電流IqTLV2401,0.95uA一般低功耗運放，其它指標相應(yīng)較差。器件簡介（三）：高精密運放低功耗163器件簡介（三）：高精密運放低失調(diào)電壓運放有兩個指標對此重要，VIO，一般為1uV以上，OffsetDrift，0.01uV/℃失調(diào)是運放本身存在的，但是外部可調(diào)。溫漂卻很難控制。器件簡介（三）：高精密運放低失調(diào)電壓運放164器件簡介（三）：高精密運放器件簡介（三）：高精密運放165器件簡介（三）：高精密運放寬帶與高速運放相比，速度較低，一般在150MHz以下，但失調(diào)和噪聲更小。型號GBW(MHz)SR(V/us)VIO(mV)OffsetDrift(uV/C)Vn@1kHz(nV/√Hz)價格OPA3011508052.53$1.6OPA36550250.2113$0.95OPA435344228518$2.9器件簡介（三）：高精密運放寬帶型號GBW(MHz)SR(V/166器件簡介（三）：高精密運放軌至軌（RailtoRail）輸入電壓，特別是輸出電壓可以與電源電壓（像軌道一樣約束著）非常接近，幾乎達到滿電源輸出。分為RRI，RRO，RRIO三類，一般不單獨歸類。在低壓供電中非常有用。器件簡介（三）：高精密運放軌至軌（RailtoRail）167器件簡介（四）：差動放大器抑制共模，放大差模，提高CMRR標準減法電路即可，但對稱性非常關(guān)鍵集成產(chǎn)品解決對稱性問題可以2/3輸入（放大），也可5/1輸入（衰減）。器件簡介（四）：差動放大器抑制共模，放大差模，提高CMRR168優(yōu)點左邊的放大，下面的衰減。下面的可以承受高的共模電壓。UidUicUidUicUout＝－Uid×（10k/100k）缺點輸入電阻較小增益難以調(diào)節(jié)，固定的10倍或者0.1倍。儀表放大器應(yīng)運而生。優(yōu)點UidUicUidUicUout＝－Uid×（10k/1169器件簡介（五）：儀表放大器在差動放大器的前端增加跟隨器，形成典型的三運放結(jié)構(gòu)。增益可通過外部電阻調(diào)節(jié)；輸入電阻很高；極高的CMRR。不能接受太高的共模電壓。器件簡介（五）：儀表放大器在差動放大器的前端增加跟隨器，形成170自歸零技術(shù)，使得輸入偏置電壓很低，25uV；輸入端內(nèi)部具有射頻抑制；較高的共模抑制比100dB；輸入電阻很高，增益在1～1000之間可調(diào)。自歸零技術(shù)，使得輸入偏置電壓很低，25uV；171器件簡介（六）：全差動放大器輸入有兩種，單端和差動，輸出也有兩種，單端和差動。單出雙出單入一般運放電路（全差動）雙入儀表/差動全差動用于入出類型轉(zhuǎn)換，以及純差動信號鏈中。廣泛用于高速差分ADC的前端。器件簡介（六）：全差動放大器輸入有兩種，單端和差動，輸出也有172注意VOCM，共模電壓輸入，可以懸空，也可以由ADC等提供，其含義是通過此腳電壓輸入，控制輸出差動信號的共模量。注意VOCM，共模電壓輸入，可以懸空，也可以由ADC等提供，173器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器電流檢測的方法有直接法和間接法兩種。間接法利用霍爾傳感器，一般測大電流。直接法將一個電阻串在回路中，并聯(lián)測量其電壓差以表征電流。有高端檢測(HighSide)和低端檢測(LowSide).HighSidemonitorLowSidemonitor器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器電流檢測的方法有直接法和間接法174器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器低端檢測用一般的精密放大器即可。但對被測的負載影響不容忽視，因為其“GND”不再穩(wěn)定。高端檢測不影響GND，但面臨的問題是，可能遇到很高的共模電壓，因此有專用的電流檢測器來克服這個困難。一般用毫歐姆～歐姆級的專用電阻。器件簡介（七）：電流并聯(lián)檢測器低端檢測用一般的精密放大器即可175MSP430MSP430176器件簡介（八）

可編程增益放大器PGA一般具有歸整的增益，常見有1、2、4、8……128，或者1、2、5、10、20……有并行控制的，有串行控制的，基本都能與現(xiàn)有控制器很好的對接。器件簡介（八）

可編程增益放大器PGA一般具有歸整的增益，常177模擬前端學(xué)習(xí)指南課件178器件簡介（九）：壓控增益放大器器件簡介（九）：壓控增益放大器179模擬前端學(xué)習(xí)指南課件180模擬前端學(xué)習(xí)指南課件181模擬前端學(xué)習(xí)指南課件182器件簡介（十）：集成濾波器與運放組成的濾波器相比，集成濾波器優(yōu)點：方便。準確。一般不需要用戶選擇電容—設(shè)定參數(shù)靠頻率或者電阻。體積小，各模塊參數(shù)一致性好，更易形成相同截止頻率的高階濾波器。可控性較好。缺點：有些存在頻率噪聲，對小信號濾波不利；價格較高；靈活性有時較差。外部器件設(shè)定截止頻率型——非程控；Pinprograme數(shù)字量設(shè)定頻率型——程控；Clockprograme頻率控制截止頻率型——程控；continuous-time型無需CLK，開關(guān)電容型需要fCLK器件簡介（十）：集成濾波器與運放組成的濾波器相比，集成濾波器183這兩個都是continuous-time型，noclockin，noclocknoise。每個都有2組/4組二階濾波器組成。串聯(lián)可以形成4階或者8階的濾波效果。274具有4組，但FC腳只有一個。275具有2組，有2個獨立的FC腳。所有的頻率點，Q值，都由外部電阻設(shè)置。一般截止頻率上限為150kHz~300kHz，下限是100Hz。這兩個都是continuous-time型，noclock184模擬前端學(xué)習(xí)指南課件185模擬前端學(xué)習(xí)指南課件186第2講第2講187半程控，當(dāng)外接振蕩源改變fclk時，如果RC參數(shù)不變，則引起Q改變。COSC可以接外部振蕩源fclk，也可接電容內(nèi)部產(chǎn)生fclk.截止頻率fc＝fclk/(100,200,400可選，取決于D（÷）接V+,GND,V-)上面的RC決定濾波幅頻特性的形態(tài)，一般選1/2πRC=1.62fc半程控，當(dāng)外接振蕩源改變fclk時，如果RC參數(shù)不變，則引起188Universal/Pin和R共同控制。Universal/Pin和R共同控制。189模擬前端學(xué)習(xí)指南課件190CLOCK控制型這類純CLOCK型，為低通，有不同的濾波類別和階數(shù)。一般為8階、5階。含巴特沃思、切比雪夫、貝賽爾、橢圓等。CLOCK控制型這類純CLOCK型，為低通，有不同的濾波類別191器件簡介（十一）：模擬乘法器實現(xiàn)兩個模擬電壓的相乘關(guān)系。AD633：W=0.1*(X1-X2)*(Y1-Y2)+Z器件簡介（十一）：模擬乘法器實現(xiàn)兩個模擬電壓的相乘關(guān)系。192看懂?dāng)?shù)據(jù)表——參數(shù)和圖不細致看Datasheet就直接使用芯片，是一個壞習(xí)慣。上圖輸出振蕩，為什么呢？220220110UiUoOP37看懂?dāng)?shù)據(jù)表——參數(shù)和圖不細致看Datasheet就直接使用芯193看懂?dāng)?shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表一般由6部分組成短句總結(jié)概括頁（關(guān)鍵指標，一般描述）參數(shù)表（廠家在特定條件下測得）指標圖應(yīng)用（應(yīng)用場合、典型電路）封裝（制板、購買）要學(xué)會看，看完要有感覺看懂?dāng)?shù)據(jù)表數(shù)據(jù)表一般由6部分組成194看懂?dāng)?shù)據(jù)表——概括頁可以了解60％的信息，初步確定是否符合。主要陳述芯片最大的特點。有些指標，出于商業(yè)化考慮，廠家在概括頁給出的數(shù)據(jù)是最優(yōu)數(shù)據(jù)，不能全信。不同公司對指標的叫法不同，要理解?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——概括頁可以了解60％的信息，初步確定是否符合。195看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)196看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(TL081)197看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(OP37)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)(OP37)198看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)（OP37）看懂?dāng)?shù)據(jù)表——一般參數(shù)（OP37）199看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)VOS(VIO)OP37:10~30uV,TL081:3mVInputoffsetvoltage輸入失調(diào)電壓加載在兩個輸入端之間的電壓使得靜止輸出電壓為0或者指定的其它電平。是器件開環(huán)下的參數(shù)。αVIOOP37:0.2~0.4uV/℃,TL081:18uV/℃Averagetemperaturecoefficientofinputoffsetvoltage輸入失調(diào)電壓平均溫度系數(shù)輸入失調(diào)電流變化相對于氣溫變化的比值。是指定溫度范圍內(nèi)的平均值，用μV/℃表示?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)VOS(VIO)OP37:1200一般調(diào)零方法：在調(diào)零電位器的配合下，將輸入信號設(shè)為0（一般是將輸入端接地），調(diào)電位器使得輸出為0。不同的運放，其調(diào)零電路可能不同，主要區(qū)別是接-Vcc還是＋Vcc；5/8腳電位器值，datasheet上有。一般調(diào)零方法：在調(diào)零電位器的配合下，將輸入信號設(shè)為0（一般是201看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標有兩個指標與噪聲有關(guān)Vn等效輸入噪聲電壓In等效輸入噪聲電流其中Vn對輸出含有的噪聲貢獻較大。Vn由兩個參數(shù)及完整的噪聲密度圖組成，一個是某一范圍內(nèi)的噪聲值，單位uV。一個是某處的噪聲密度，用nV/√Hz表示。最終的Vn由復(fù)雜的關(guān)系式計算獲得，后面講。看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標202看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標要計算輸出噪聲幅度，先計算e1，e2當(dāng)?shù)貌坏紺時，直接取給定值4uVpp，除以6.6得到有效值e1Vn=(e12+e22)0.5一般，e2影響更大?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)噪聲指標203看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)知道Vn（有效值）后，乘以6.6倍或者6倍，即可得到輸出噪聲峰峰值（99.7％）看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)知道Vn（有效值）后，乘以6.6倍204看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)下表是低噪聲OP37的指標和圖。e1峰峰值為80nVpp，即80/6.6=12.12nVrmse1計算值為12.87×6.6＝84nVpp廠家給出的指標中，均未計算閉環(huán)增益，在實際應(yīng)用中，必須在e1和e2中乘以閉環(huán)增益G，才能得到輸出噪聲幅度?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)下表是低噪聲OP37的指標和圖。205看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)放大電路輸出噪聲計算總結(jié)確定閉環(huán)增益GCL;確定放大電路的上限工作頻率f2；根據(jù)運放的噪聲曲線，確定轉(zhuǎn)折頻率f1，確定平坦區(qū)噪聲密度end，計算e2，單位是有效值。有兩種方法確定e1如果能從運放datasheet中獲得1Hz處的噪聲密度C，則確定1/f區(qū)域的上下限fb、fa后，（注意，下限一般是0.1Hz，上限一般是轉(zhuǎn)折頻率f1）有些數(shù)據(jù)表中，直接給出e1峰峰值，需要變成有效值——除以6.6.按照下式計算輸出噪聲有效值，然后乘以6.6為輸出噪聲峰峰值?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)放大電路輸出噪聲計算總結(jié)206看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)單位增益帶寬，增益帶寬積，壓擺率看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)單位增益帶寬，增益帶寬積，壓擺率207看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)208看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)對峰值為5V的正弦波輸出（正負7V電源）TL081的滿功率帶寬為(13V/us)/(6.28*5V)=414.0kHzOP37的滿功率帶寬為(17V/us)/(6.28*5V)=541.4kHz對單位增益帶寬差異很大的放大器，其滿功率帶寬卻差異不大。說明，兩者有獨立性?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)對峰值為5V的正弦波輸出（正負7V209看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)增益裕度和相位裕度增益裕度和相位裕度都應(yīng)大于一定值，才能保證運放的穩(wěn)定性?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)增益裕度和相位裕度210模擬前端學(xué)習(xí)指南課件211看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)IIBInputbiascurrent輸入偏置電流Theaverageofthecurrentsintothetwoinputterminalswiththeoutputatthespecifiedlevel.當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的平均值。IIOInputoffsetcurrent輸入失調(diào)電流Thedifferencebetweenthecurrentsintothetwoinputterminalswiththeoutputatthespecifiedlevel.當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時，兩個輸入端流進電流的差值。看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)IIB212看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)213模擬前端學(xué)習(xí)指南課件214看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)THD+NTotalHarmonicDistortionplusNoise總諧波失真加噪聲諧波失真起因于運放電路的非線性，噪聲起源于等效輸入噪聲。一個純正弦波輸入，在電路的輸出可以檢測到多種頻率分量：基波U1,諧波Ui,噪聲總量UN，均有有效值表示。非線性失真主要由兩個事件引起SR不夠；輸出超過電源限制電壓。避免之則可大幅度減少諧波?？炊?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)THD+N215看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)看懂?dāng)?shù)據(jù)表——講解關(guān)鍵參數(shù)216看懂?dāng)?shù)據(jù)表——技巧看表格時，學(xué)會在右側(cè)快速尋找單位，比看左側(cè)的名稱快。注意表格中的適用條件：25℃是一般測試條件，其指標為最優(yōu)的；其它溫度范圍下得到的指標，肯定比較差。不同后綴產(chǎn)品，指標不同，要注意自己的芯片后綴。看圖時，對一些關(guān)鍵圖的形態(tài)有所認識，有助于快速找到。不同廠家的名稱不同，需要格外注意。在pdf文檔中，利用查詢可以快速定位。看懂?dāng)?shù)據(jù)表——技巧看表格時，學(xué)會在右側(cè)快速尋找單位，比看左側(cè)217第3講常見電路——目錄線性運算電路第3講常見電路——目錄線性運算電路218常見電路——比例器同相比例器和反相比例器常見電路——比例器同相比例器和反相比例器219常見電路——跟隨器用于阻抗匹配；電流反饋放大器中，為了保證電路的穩(wěn)定性，一定要增加反饋環(huán)中的電阻，具體阻值可以參考數(shù)據(jù)表。在電壓反饋放大器中，一般無需增加環(huán)路電阻。常見電路——跟隨器220常見電路——精確反相緩沖器常見電路——精確反相緩沖器221常見電路——差分輸出緩沖器常見電路——差分輸出緩沖器222常見電路——增益控制比例器常見電路——增益控制比例器223常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUi常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUi224常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUiRRR常見電路——電流轉(zhuǎn)換器RLRIoutUiRRR225常見電路——電流轉(zhuǎn)換器常見電路——電流轉(zhuǎn)換器226常見電路——測量表常見電路——測量表227常見電路——測量表常見電路——測量表228常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路229常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路230常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路231常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路232常見電路——線性運算電路常見電路——線性運算電路233常見電路——線性運算電路Y=mX+b電路常見電路——線性運算電路Y=mX+b電路234常見電路——線性運算電路Y=mX-b電路常見電路——線性運算電路Y=mX-b電路235常見電路——線性運算電路Y=mX－b電路（精確）常見電路——線性運算電路Y=mX－b電路（精確）236常見電路——線性運算電路Y=－mX+b電路常見電路——線性運算電路Y=－mX+b電路237常見電路——線性運算電路Y=－mX－b電路常見電路——線性運算電路Y=－mX－b電路238常見電路——加法器常見電路——加法器239常見電路——加法器常見電路——加法器240常見電路——減法器常見電路——減法器241常見電路——積分器簡單積分器常見電路——積分器簡單積分器242常見電路——積分器零點漂移抑制積分器常見電路——積分器零點漂移抑制積分器243常見電路——積分器含重建控制的積分器常見電路——積分器含重建控制的積分器244常見電路——積分器差分積分器常見電路——積分器差分積分器245常見電路——積分器比例積分器常見電路——積分器比例積分器246常見電路——微分器微分器此電路一般不直接使用。極易受到高頻噪聲影響——頻率越高，其放大倍數(shù)越大在設(shè)計中必須考慮限制高頻。常見電路——微分器微分器247常見電路——微分器對高頻噪聲有抑制作用的微分器常見電路——微分器對高頻噪聲有抑制作用的微分器248常見電路——微分器對高頻噪聲產(chǎn)生雙重抑制的微分器常見電路——微分器對高頻噪聲產(chǎn)生雙重抑制的微分器249常見電路——微分器比例微分加法器（輸出為原信號和微分的加法）常見電路——微分器比例微分加法器（輸出為原信號和微分的加法）250常見電路——擴流電路多數(shù)運放的輸出電流能力很差，在需要大電流輸出時，或者采用大電流運放，或者采用擴流電路。左圖是標準全幅度擴流，右兩圖為單極性擴流。Ui>0Ui<0VCC-VEE常見電路——擴流電路多數(shù)運放的輸出電流能力很差，在需要大電流251常見電路——基準電路電流基準常見電路——基準電路電流基準252常見電路——基準電路常見電路——基準電路253常見電路——基準電路常見電路——基準電路254常見電路——基準電路常見電路——基準電路255常見電路——基準電路常見電路——基準電路256常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：有源濾波器和無源濾波器所有使用activedevice（有源器件，如運放、晶體管等）實現(xiàn)的濾波器，都稱為有源濾波器。而僅使用電阻、電容、電感等實現(xiàn)的濾波器，稱為無源濾波器。無源濾波器結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，無器件引入問題，可以使用在最高頻率處。但其結(jié)構(gòu)僵化，實現(xiàn)高階級聯(lián)衰減嚴重，各級相互影響，低頻段需要很大的電容或者電感，難以用于低頻。有源濾波器結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，存在器件引入后帶來的問題，如器件本身高頻特性不好引起無法在高頻段工作。但是，其結(jié)構(gòu)可變性強，容易級聯(lián)，可以放大等優(yōu)點，擴大了它的應(yīng)用場合。選擇策略：在極低頻率段，一般不采用無源濾波器。低階濾波器可以使用無源，但要考慮其輸入輸出阻抗與電路的匹配。對微小的前端信號，當(dāng)必須使用濾波器時，一般都采用無源。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：有源濾波器和無源257常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器階數(shù)濾波器分為一階（firstorder）、二階（secondorder）以及高階（highorder）。每增加一階，截止頻率處的衰減將加快10倍。需要根據(jù)濾波要求，選擇合適的階數(shù)。高階濾波器是由一階和二階濾波器級聯(lián)形成。在級聯(lián)過程中，即便是相同的二階濾波器，也很少設(shè)計成參數(shù)完全一致的。這造成高階濾波器設(shè)計的復(fù)雜性。因此，如果低階能夠滿足要求，就一定不要設(shè)計成高階。階數(shù)12345衰減倍率－20dB/10倍頻－40dB/10倍頻－60dB/10倍頻－80dB/10倍頻－100dB/10倍頻常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器階數(shù)階數(shù)1258常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：品質(zhì)因數(shù)對于一階濾波器，沒有必要出現(xiàn)品質(zhì)因數(shù)的概念。二階濾波器中，對低通或者高通，Q代表著極點品質(zhì)，也就是極點處的增益大小，由此產(chǎn)生了不同種類的濾波器。當(dāng)Q>0.707時，幅頻特性會出現(xiàn)隆起，切比雪夫型。當(dāng)Q=0.707時，巴特沃思型。當(dāng)Q<0.707時，貝賽爾型。Q值的選取，幾乎無需設(shè)計者操心。當(dāng)你需要切比雪夫，告訴需要的階數(shù)，有標準表格告訴你，各級的Q應(yīng)該選多少。對帶通/帶阻濾波器，Q代表通帶/阻帶的尖銳程度。Q=fn/(f2-f1)常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：品質(zhì)因數(shù)259常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：不同類型濾波器的選擇巴特沃思：具有最大限度的平坦頻段，保護有用信號的幅度一致性。廣泛用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中的ADC前端抗混疊濾波。切比雪夫：提供更加陡峭的增益衰減。通帶增益不是單調(diào)的，包含固定數(shù)量的紋波。通帶紋波越多，衰減越快。經(jīng)常用于濾波器組設(shè)計中，此處信號中含什么頻率比增益不變更加重要。貝賽爾低通在寬頻率范圍內(nèi)具有線性相位特性，這導(dǎo)致在此頻段內(nèi)具有不變的群延時。貝賽爾低通，因此提供了一個最適合方波傳輸?shù)男袨?。然而，它的其它特性卻不如巴特沃思和切比雪夫。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：不同類型濾波器的260常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波效果分類低通濾波器：保留低頻，濾除高頻。高通濾波器：保留高頻，濾除低頻。帶通濾波器：保留一個頻段內(nèi)的信號，濾除其余的。陷波器（帶阻濾波器）：濾除一個頻段內(nèi)的信號，保留其余的。全通濾波器：不濾除任何頻率分量，僅對不同的頻率分量產(chǎn)生線性相移。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波效果分類261常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器設(shè)計的基本規(guī)則先確定使用有源還是無源。無源濾波器有大量的現(xiàn)成電路可以參考，有標準的計算公式。對有源濾波器，首先要確定三種濾波器的種類，是巴特沃思、還是切比雪夫等。然后確定階數(shù)，根據(jù)表格確定各級的Q、a、b。選擇合適的電路結(jié)構(gòu)，Sally-KeyorMFB.對每級濾波器，選定一個電容C1,即可計算獲得其它參數(shù)。常見電路——濾波器（非集成濾波器）一般概念：濾波器設(shè)計的基本262常見電路——低通濾波器常見電路——低通濾波器263常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——基本電路分析設(shè)計已知fL,，增益A0,以及a11）選定C12）3）選定R3已知fL,，增益A0,以及a11）選定C13）注意：如果計算出的電阻過大（大于500k）或者過?。?00歐），需要重選。常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——基本電路分析設(shè)計264常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——設(shè)計舉例要求設(shè)計一個獨立的一階低通濾波器，單位增益，截止頻率為1kHz。選定電路為同相輸入，單位增益，電路如下:選定電容C1為47nF。無特殊要求，a1＝1選擇電阻為3.38k，精度1％。如果此濾波器為三階貝賽爾濾波器的第一級，重新設(shè)計。查找表格得知，在三階貝賽爾中，第一級的a1＝0.756選擇R1為2.56k，精度1％常見電路——一階低通濾波器一階低通濾波器——設(shè)計舉例265常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器（有下列兩類，共3種可供選擇）Sallen-Key拓撲-同相MFB(MultiFeedBack)拓撲－反相常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器（有下列兩類，共3種266常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器—Sallen-Key結(jié)構(gòu)單位增益設(shè)計步驟（已知截止頻率，濾波器類型，階數(shù)）1）根據(jù)類型、階數(shù)，查表格確定a1,b12）自行選擇C1,根據(jù)左式計算C23）根據(jù)左下式計算R1、R24）R1、R2的選取以1％精度常見電路——二階低通濾波器二階低通濾波器—Sallen-Ke267常見電路——系數(shù)表(Bessel)常見電路——系數(shù)表(Bessel)268常見電路——系數(shù)表(Butterworth)常見電路——系數(shù)表(Butterworth)269常見電路——系數(shù)表(Tschebyscheff)常見電路——系數(shù)表(Tschebyscheff)270常見電路——系數(shù)表常見電路——系數(shù)表271常見電路——二階低通濾波器舉例二階單位增益切比雪夫低通，截止頻率3kHz，-3dB通帶紋波根據(jù)表16-9，查出a＝1.0650，b＝1.9305常見電路——二階低通濾波器272常見電路——二階低通濾波器常見電路——二階低通濾波器273常見電路——二階低通濾波器可調(diào)節(jié)二階低通濾波器（更容易選取電阻電容）常見電路——二階低通濾波器可調(diào)節(jié)二階低通濾波器（更容易選取電274常見電路——二階低通濾波器（MFB)二階低通濾波器——MFB（反相，方便提供更高增益）設(shè)計步驟：2）選定C13）計算C24）計算電阻1）確定BS/BTW/CHE，查表獲得a1，b1，根據(jù)要求，確定A0,fc常見電路——二階低通濾波器（MFB)二階低通濾波器——MFB275常見電路——高階低通濾波器高階濾波器均由一階和二階級聯(lián)形成。各級的轉(zhuǎn)角頻率fci與總截止頻率fc不一定相同。設(shè)計時按照單級A0,ai，bi，以及總fc進行，無需考慮fci在B/B/C選擇上，必須各級