有源濾波器中使用放大器時(shí)要考慮哪些重要因素

Word有源濾波器中使用放大器時(shí)要考慮哪些重要因素繼續(xù)寫(xiě)（放大器），一塊是（TI）的LM6482，一個(gè)是（AD）的623.

LM6483超低偏置（電流）、精密CMOS軌到軌輸入和輸出雙路（運(yùn)算放大器）

AD623單電源、軌到軌、低成本（儀表放大器）

可以看到后面的AD其實(shí)還算是儀表放大器，就是我寫(xiě)過(guò)的：儀表放大器

一般還有個(gè)叫法是：滿擺幅運(yùn)算放大器那這兩個(gè)的區(qū)別是啥？（我都寫(xiě)了叫法一樣了）意思相同。從軌到軌（RailtoRail）運(yùn)算放大器的工作特征來(lái)看，也稱為滿擺幅放大器。從輸入方面來(lái)講，其共模輸入電壓范圍可以從負(fù)（電源）電壓到正電源電壓；從輸出方面來(lái)講，其輸出電壓范圍可以從負(fù)電源電源到正電源電壓。也可以說(shuō)，這是一個(gè)與供電電壓密切相關(guān)的特性，對(duì)器件的輸入或輸出無(wú)失真動(dòng)態(tài)范圍有很大的影響，當(dāng)ΔV很小時(shí)(10mV--100mV)，無(wú)失真動(dòng)態(tài)范圍最小電壓為VSS+ΔV，最大值為VCC-ΔV，具有這樣動(dòng)態(tài)范圍的運(yùn)放就叫RailtoRail運(yùn)放。

這是我能找到最好的圖了

滿載

指器件的輸入輸出電壓范圍可以達(dá)到電源電壓，這種器件，一般都是低壓器件（+/-5V或single+5V），輸入輸出電壓都能達(dá)到電源（輸入甚至可以超過(guò)）。大部分運(yùn)算放大器要求雙電源(正負(fù)電源)供電，只有少部分運(yùn)算放大器可以在單電源供電狀態(tài)下工作。需要說(shuō)明的是，單電源供電的運(yùn)算放大器不僅可以在單電源條件下工作，也可在雙電源供電狀態(tài)下工作。另外，軌到軌運(yùn)放，可以分為輸入軌到軌，輸出軌到軌，輸入和輸出軌到軌，輸入到正軌，輸入到負(fù)軌。一般用這種放大器的時(shí)候要看下面兩個(gè)參數(shù)：commonmodeinputvoltage也叫inputvoltageswing.當(dāng)運(yùn)放的輸入電壓在commonmodeinputvoltage標(biāo)注范圍之內(nèi)，則運(yùn)放處于線性工作狀態(tài)；若超出標(biāo)注范圍，則運(yùn)放開(kāi)始失真。共（模電）壓是指運(yùn)放正負(fù)兩端電壓的平均值。

outputvoltageswing輸出電壓在outputvoltageswing標(biāo)注范圍之內(nèi)，則運(yùn)放處于線性工作狀態(tài)；若超出標(biāo)注范圍，則運(yùn)放開(kāi)始失真。讓我來(lái)總結(jié)一下，在低電源電壓應(yīng)用中，無(wú)論是使用單電源，或是低電壓雙極性電源，放大器的輸入范圍和輸出擺幅都有一定的限制，有限的輸入范圍和受限的輸出擺幅都會(huì)減小放大器的動(dòng)態(tài)范圍。

軌到軌放大器不僅有助于擴(kuò)展這個(gè)動(dòng)態(tài)范圍，而且還能提高性能。動(dòng)態(tài)范圍就是最大和最小的值是多少，一般來(lái)說(shuō)，越大越好。放大器通常采用射極跟隨器(源跟隨器)或共發(fā)射極(共源極)輸出級(jí)電路。射極跟隨器可提供較低的失真，但輸出擺幅也較小，這是因?yàn)檩敵黾?jí)（晶體管）需要在線性區(qū)域工作，這樣會(huì)使輸出擺幅減小約1V。軌到軌輸出放大器一般采用共射極或共源極輸出電路，雖然這種輸出電路無(wú)法提供像射極跟隨器那么好的性能，但它能提供更寬的擺幅。軌到軌輸出的擺幅能夠非常接近電源軌，但由于晶體管上有一定的壓降，所以也不能完全達(dá)到軌電壓，不過(guò)兩者的差值在幾毫伏之內(nèi)。一、場(chǎng)效應(yīng)管(FET)輸入運(yùn)算放大器能帶來(lái)什么好處FET輸入的運(yùn)算放大器具備幾個(gè)優(yōu)勢(shì)。

由于它具有極低的輸入偏置電流，通常在pA范圍內(nèi)，因而對(duì)輸入電路產(chǎn)生的負(fù)載也極低，這樣就可使用大的源電阻，而不會(huì)引入明顯的失調(diào)電壓誤差(大小為輸入偏置電流與源電阻的乘積)。由于輸入偏置電流如此之低，因此將運(yùn)算放大器用于反相配置時(shí)，就沒(méi)有必要補(bǔ)償輸入失調(diào)電壓誤差。在這種配置中，補(bǔ)償放大器的一種常用方法是采用一個(gè)電阻將同相輸入端連接到地，該電阻的阻值是反饋和增益設(shè)置電阻的并聯(lián)組合，但現(xiàn)在由于電流很低，這里也不再需要此電阻，因此簡(jiǎn)化了電路。FET輸入運(yùn)算放大器的一種常見(jiàn)應(yīng)用就是在（光電）（二極管）（檢測(cè)）器應(yīng)用中作為電流-電壓轉(zhuǎn)換器(I-V轉(zhuǎn)換器)。

在這些應(yīng)用中，光電二極管的電流非常小，因此強(qiáng)制要求所用運(yùn)算放大器必須具備極低的輸入偏置電流，這樣才能確保所有的光電二極管電流都通過(guò)反饋電阻(產(chǎn)生輸出電壓)，而不是進(jìn)入運(yùn)算放大器中，否則將會(huì)在運(yùn)算放大器電流-電壓轉(zhuǎn)換器的預(yù)期輸出電壓中引入誤差。二、放大器輸出阻抗和輸出驅(qū)動(dòng)能力如何影響系統(tǒng)性能低輸出阻抗之所以重要是有多方面的原因。理想放大器的輸出阻抗是零，但理想放大器實(shí)際上并不存在，所以每個(gè)放大器都有一定的輸出阻抗。負(fù)反饋和環(huán)路增益有助于減小輸出阻抗，但在選擇運(yùn)算放大器時(shí)還得十分小心。

輸出阻抗與頻率有很大關(guān)系，并且隨頻率升高而增加。低輸出阻抗可確保放大器能準(zhǔn)確地再生輸入（信號(hào)），失真很小甚至沒(méi)有失真。例如在50Ω系統(tǒng)中，輸出阻抗為5Ω的放大器代表信號(hào)路徑中的誤差為5%。在更低阻抗負(fù)載情況下，由輸出阻抗引起的誤差會(huì)更明顯。低輸出阻抗還意味著放大器本身會(huì)有更低的功耗。在驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載時(shí)，大電流輸出也是一種有用的特性。驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載的能力取決于魯棒性的輸出級(jí)電路。

如上所述，軌到軌輸出具有更大信號(hào)擺幅和更大動(dòng)態(tài)范圍的優(yōu)勢(shì)。具有軌到軌輸出和大電流驅(qū)動(dòng)能力的放大器是一種極其優(yōu)秀的組合。大輸出電流的放大器在驅(qū)動(dòng)低阻抗負(fù)載時(shí)可以在輸出端實(shí)現(xiàn)寬電壓擺幅。

在有源（濾波器）中使用放大器時(shí)要考慮哪些重要因素

在為有源濾波器電路選擇放大器時(shí)，有許多因素必須加以考慮。本文無(wú)法對(duì)所有因素進(jìn)行闡述，這里僅探討一些較為重要的因素。首先，為了保證有源濾波器能夠提供合適的頻率性能，帶寬是一個(gè)關(guān)鍵的考慮因素。放大器必須具備足夠的帶寬，以確保濾波器的性能取決于正確的濾波器頻率響應(yīng)，而不是放大器的限制。沒(méi)有足夠帶寬的放大器將引起過(guò)早的滾降和失真。

在選擇放大器時(shí)，一般公認(rèn)的做法是使用帶寬至少為所需濾波器帶寬10倍的放大器，這樣能保證有源濾波器的性能取決于頻率而不是放大器。例如帶寬為15MHz的低通有源濾波器，我們應(yīng)該選用帶寬至少為150MHz的放大器。其次需要考慮的是低輸出阻抗。對(duì)整個(gè)濾波器來(lái)說(shuō)，目標(biāo)工作頻率范圍很重要。在寬帶寬濾波器中，選擇一個(gè)在整個(gè)頻率范圍內(nèi)都具有低輸出阻抗的放大器是很重要的。在較高頻率的濾波器應(yīng)用中，濾波器元件值變得很小，因此，像放大器輸出阻抗等所有“寄生”元件或電路板寄生參數(shù)都會(huì)影響或劣化濾波器性能。在為有源濾波器應(yīng)用選擇濾波器時(shí)，壓擺率是另一個(gè)重要的考慮因素。

壓擺率是放大器輸出端的最大變化率，因此會(huì)給放大器和濾波器造成另一種頻率限制。具有較（高壓）擺率的放大器能夠在高頻段工作，而具有較低輸出擺幅的濾波器也能夠在高頻段工作，這是因?yàn)閴簲[率也較低，這個(gè)關(guān)系可以從公式Fmax=SlewRa（te）/2πVpeak中看出來(lái)。輸入偏置電流也是一個(gè)需要考慮的重要參數(shù)。在有源濾波器電路中，任何一種應(yīng)用中使用多個(gè)電阻值的情況很常見(jiàn)。

大阻值的電阻可能會(huì)引入較大的失調(diào)電壓，這個(gè)電壓值等于電阻值乘以放大器的輸入偏置電流。根據(jù)輸入級(jí)電路的不同，輸入偏置電流范圍可從fA到μA數(shù)量級(jí)。場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)或互補(bǔ)金屬氧化物（半導(dǎo)體）(CMOS)輸入級(jí)電路具有最低的輸入偏置電流，因此當(dāng)需要減小失調(diào)電壓誤差時(shí)，可選擇這兩種輸入結(jié)構(gòu)的放大器。開(kāi)環(huán)增益是要考慮的另一個(gè)重要參數(shù)。就像帶寬一樣，開(kāi)環(huán)增益方面也有一個(gè)一般性的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)，即放大器開(kāi)環(huán)增益應(yīng)至少高出有源濾波器在最高頻率點(diǎn)增益的10倍，這樣可以確保放大器電路有足夠的閉環(huán)增益，并使環(huán)路保持閉環(huán)和鎖定。

找了放大器的參數(shù)，你看這個(gè)輸入范圍

TI

AD

都是三運(yùn)放的放大結(jié)構(gòu)。

看看最后這個(gè)封裝

小外形（集成電路）(SOIC)，輕薄小外形封裝(TSSOP)和超薄小外形封裝(VSSOP)是業(yè)界最常見(jiàn)的封裝。

LMC6482擁有得到保證的低電壓和低功耗特性，因此特別適合使用電池供電的系統(tǒng)。LMC6482還采用了VSSOP封裝，大小幾乎是SOIC-8器件的一半。

一模一樣輸出

使用的時(shí)候看圖

同時(shí)適用于單電源供電和雙電源供電。在環(huán)境溫度升高的情況下，持續(xù)短路運(yùn)行可能會(huì)導(dǎo)致超過(guò)允許的最大結(jié)溫(150°C)。輸出電流長(zhǎng)期超過(guò)±30mA會(huì)對(duì)可靠性造成不利影響。

雙電源供電也是一樣的電流最大限制。

在電壓超過(guò)電源電壓的情況下，提供Ri輸入電流保護(hù)

比16V都高。。。

在濾波器等應(yīng)用中，信號(hào)峰值超出輸入共模范圍會(huì)導(dǎo)致輸出相位反轉(zhuǎn)或嚴(yán)重失真，因此線性信號(hào)范圍至關(guān)重要。

不濾波也重要，線性范圍就是很重要。

通過(guò)使用LMC6482來(lái)緩沖（ADC）12038可實(shí)現(xiàn)低功耗、單電源數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)解決方案。

LMC6482能夠使用整個(gè)電源電壓范圍，因此無(wú)需降低輸入信號(hào)來(lái)滿足有限的共模電壓范圍。82dB的LMC4282CMRR將12位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的積分線性保持在±0.325LSB。

其他軌到軌輸入放大器的CMRR僅為50dB，會(huì)將數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精度降至僅為8位。

再次看到軌到軌的強(qiáng)大保真度。

原理圖

S（PI）的接口，前面的（MCU）是摩托羅拉的，這個(gè)片子太老了

51也是可以（模擬）的

LMC6482具有儀表（電路設(shè)計(jì)）所需的高輸入阻抗、高共模范圍和高CMRR。采用LMC6482進(jìn)行儀表電路設(shè)計(jì)，可以比大多數(shù)儀表放大器抑制更大范圍的共模信號(hào)。因此，采用LMC6482進(jìn)行儀表電路設(shè)計(jì)是嘈雜或（工業(yè)）環(huán)境下的絕佳選擇。從這些特性中獲益的其他應(yīng)用包括分析醫(yī)療儀器、磁場(chǎng)檢測(cè)器、氣體檢測(cè)器和硅基（傳感器）。

在上圖中，低阻值電位器與Rg串聯(lián)使用，用于設(shè)置三級(jí)運(yùn)算放大器儀表電路的差分增益。之所以采用這種組合，而未使用高阻值電位器，是為了提高增益修整精度并減少因振動(dòng)導(dǎo)致的誤差。上圖中顯示的兩級(jí)運(yùn)算放大器儀表放大器專為增益值100設(shè)計(jì)，可針對(duì)失調(diào)電壓、CMRR和增益進(jìn)行低靈敏度修整。低成本和低功耗是這款兩級(jí)運(yùn)算放大器電路的主要優(yōu)勢(shì)。對(duì)于頻率更高且共模范圍更大的應(yīng)用，三級(jí)運(yùn)算放大器儀表放大器則是絕佳選擇。

低功耗倆級(jí)的放大系統(tǒng)

3V的單緩存放大

為了獲得出色性能，請(qǐng)確保輸入電壓擺幅在V+和V-之間。確保輸入不超過(guò)共模輸入范圍。為了降低輸出失穩(wěn)的風(fēng)險(xiǎn)，驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載時(shí)，請(qǐng)?jiān)谳敵龆耸褂秒娮枋礁綦x。

可以使用電阻式隔離實(shí)現(xiàn)容性負(fù)載補(bǔ)償，如上所示。這種簡(jiǎn)單易行的技術(shù)有助于隔離（多路復(fù)用器）和（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）的（電容）輸入。

具有輸入電流保護(hù)(RI)的全波整流器

使用聚苯乙烯或聚乙烯保持（電容器）來(lái)盡量減少電介質(zhì)的吸收和泄漏。下降率主要由CH和二極管泄漏電流的值決定。

電容

全波整流器波形

接下來(lái)看看（PCB）布線：

通常來(lái)說(shuō)，任何必須以小于1000pA泄漏電流運(yùn)行的電路均需要特殊的PC板布局。如果要利用LMC6482的超低輸入電流（通常小于20fA），具有出色的布局至關(guān)重要。幸運(yùn)的是，實(shí)現(xiàn)低泄漏的技術(shù)相當(dāng)簡(jiǎn)單。首先，用戶不得忽略PCB的表面泄漏，即使有時(shí)顯示的泄漏值并不高，看起來(lái)似乎可以讓人接受，但是在濕度高、遍布灰塵或污染的情況下，用戶可以感知到這種表面泄漏。為了最大限度降低任何表面泄漏造成的影響，可以環(huán)繞LM6482的輸入端和連接到運(yùn)算放大器輸入端的電容器、二極管、導(dǎo)體、（