解讀超精密電阻在運算放大器電路中的應用
發布時間:2018-08-10 責任編輯:lina
【導讀】一些理想的運算放大器配置通常假設反饋電阻具有完美的匹配特性,而實際情況是電阻的非理想因素會影響各種電路參數如共模抑製比,諧波失真和穩定性。
一yi些xie理li想xiang的de運yun算suan放fang大da器qi配pei置zhi通tong常chang假jia設she反fan饋kui電dian阻zu具ju有you完wan美mei的de匹pi配pei特te性xing,而er實shi際ji情qing況kuang是shi電dian阻zu的de非fei理li想xiang因yin素su會hui影ying響xiang各ge種zhong電dian路lu參can數shu如ru共gong模mo抑yi製zhi比bi,諧xie波bo失shi真zhen和he穩wen定ding性xing。
一個運算放大器是直流耦合高增益電子電壓放大設備,通常具有差分輸入和單端輸出。在該配置裏,運算放大器產生了一個輸出電位(相對於電路接地),遠大於輸入終端間的電位差。
精(jing)密(mi)放(fang)大(da)器(qi)和(he)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)實(shi)際(ji)表(biao)現(xian)並(bing)不(bu)能(neng)達(da)到(dao)理(li)想(xiang)值(zhi)的(de)水(shui)準(zhun),因(yin)為(wei)電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)並(bing)非(fei)其(qi)規(gui)格(ge)書(shu)上(shang)所(suo)描(miao)述(shu)的(de)那(na)麼(me)完(wan)美(mei)。經(jing)過(guo)匹(pi)配(pei)的(de)網(wang)絡(luo)電(dian)阻(zu)的(de)精(jing)確(que)度(du)遠(yuan)遠(yuan)優(you)於(yu)未(wei)匹(pi)配(pei)的(de)分(fen)立(li)電(dian)阻(zu),保(bao)證(zheng)電(dian)阻(zu)性(xing)能(neng)如(ru)規(gui)格(ge)書(shu)上(shang)描(miao)述(shu)那(na)樣(yang)充(chong)分(fen)適(shi)用(yong)於(yu)精(jing)密(mi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)。
在zai電dian源yuan方fang案an單dan片pian集ji成cheng電dian路lu的de設she計ji中zhong,我wo們men通tong常chang的de做zuo法fa是shi盡jin可ke能neng準zhun確que匹pi配pei內nei部bu元yuan器qi件jian。例li如ru,運yun算suan放fang大da器qi的de輸shu入ru晶jing體ti管guan需xu要yao精jing確que匹pi配pei來lai提ti供gong低di補bu償chang電dian壓ya。如ru果guo我wo們men一yi定ding要yao在zai運yun算suan放fang大da器qi中zhong使shi用yong分fen立li晶jing體ti管guan,我wo們men需xu要yao將jiang補bu償chang電dian壓ya控kong製zhi在zai30mV或以上。這還需要準確匹配片內電阻。
圖一



反向運算放大器配置
集ji成cheng差cha分fen放fang大da器qi充chong分fen利li用yong了le精jing密mi片pian內nei電dian阻zu的de匹pi配pei和he激ji光guang調tiao阻zu技ji術shu。這zhe些xie集ji成cheng器qi件jian的de極ji佳jia共gong模mo抑yi製zhi表biao現xian取qu決jue於yu精jing心xin設she計ji的de集ji成cheng電dian路lu的de準zhun確que匹pi配pei和he溫wen度du跟gen蹤zong。
最終的跟蹤增益通過使用密封封裝的配對(1:1比例)電阻來實現。這些超精密電阻的溫飄在熱端或冷端僅0.05ppm/℃,兩相鄰電阻的跟蹤溫飄低於0.1ppm/℃。為了實現最佳的跟蹤參數,必須使用具有極低絕對溫飄(超精密電阻的一大特性)的電阻,可以避免溫度差造成的阻值漂移。
多duo種zhong差cha分fen電dian路lu的de性xing能neng都dou取qu決jue於yu匹pi配pei電dian阻zu的de性xing能neng。任ren何he的de不bu匹pi配pei都dou會hui造zao成cheng共gong模mo誤wu差cha。共gong模mo抑yi製zhi比bi是shi這zhe種zhong電dian路lu的de一yi個ge重zhong要yao衡heng量liang標biao準zhun,因yin為wei它ta代dai表biao的de是shi有you多duo少shao冗rong餘yu共gong模mo信xin號hao將jiang在zai輸shu出chu端duan出chu現xian。電dian路lu中zhong的de共gong模mo抑yi製zhi比bi可ke以yi通tong過guo以yi下xia公gong式shi得de到dao:
CMRR=1/2(G+1)/Δ R/R (其中 G = 增益 [放大係數], R = 阻值 [歐姆])
在zai差cha分fen放fang大da器qi中zhong使shi用yong高gao匹pi配pei度du的de精jing密mi電dian阻zu是shi至zhi關guan重zhong要yao的de,特te別bie是shi在zai一yi些xie精jing密mi的de醫yi療liao設she備bei中zhong,如ru電dian子zi掃sao描miao顯xian微wei鏡jing,血xue細xi胞bao計ji數shu儀yi和he體ti內nei診zhen斷duan探tan針zhen。
圖 2

差分放大器

惠斯通電橋(或單臂電橋)電dian路lu應ying用yong非fei常chang廣guang泛fan,如ru今jin在zai現xian代dai運yun算suan放fang大da器qi中zhong,我wo們men可ke以yi將jiang惠hui斯si通tong電dian橋qiao電dian路lu與yu各ge種zhong傳chuan感gan器qi連lian接jie。不bu同tong於yu將jiang一yi個ge未wei知zhi阻zu值zhi與yu已yi知zhi阻zu值zhi相xiang比bi,惠hui斯si通tong電dian橋qiao在zai電dian路lu中zhong有you很hen多duo用yong法fa。惠hui斯si通tong電dian橋qiao電dian路lu就jiu是shi在zai電dian源yuan端duan和he接jie地di間jian兩liang個ge簡jian單dan的de電dian阻zu串chuan並bing聯lian,當dang電dian橋qiao達da到dao平ping衡heng時shi兩liang個ge並bing聯lian分fen路lu間jian產chan生sheng零ling壓ya差cha。
惠hui斯si通tong電dian橋qiao有you兩liang個ge輸shu入ru端duan和he兩liang個ge輸shu出chu端duan,包bao括kuo如ru圖tu中zhong四si個ge排pai列lie如ru鑽zuan石shi形xing狀zhuang的de電dian阻zu。這zhe是shi典dian型xing的de惠hui斯si通tong橋qiao的de畫hua法fa。當dang與yu運yun算suan放fang大da器qi一yi起qi使shi用yong時shi,惠hui斯si通tong橋qiao可ke用yong於yu測ce量liang和he放fang大da阻zu值zhi的de輕qing微wei變bian化hua。使shi用yong超chao精jing密mi電dian阻zu令ling電dian橋qiao平ping衡heng比bi使shi用yong常chang規gui的de薄bo膜mo電dian阻zu要yao精jing確que的de多duo。因yin為wei四si個ge電dian阻zu都dou是shi主zhu動dong的de,它ta們men的de匹pi配pei和he穩wen定ding性xing對dui於yu電dian橋qiao平ping衡heng起qi著zhe至zhi關guan重zhong要yao的de作zuo用yong。
圖3

惠斯通電橋差分放大器
平ping衡heng後hou的de惠hui斯si通tong電dian橋qiao差cha分fen放fang大da器qi可ke用yong於yu發fa電dian廠chang智zhi能neng電dian網wang的de測ce量liang。也ye可ke用yong於yu太tai陽yang能neng轉zhuan換huan器qi,它ta的de工gong作zuo效xiao率lv直zhi接jie取qu決jue於yu使shi用yong高gao穩wen定ding性xing電dian阻zu的de電dian橋qiao平ping衡heng性xing。
精密低噪的運算放大器通常用於一個信號從傳感器(如溫度、壓力、光)發出,且在進入模數轉換器之前。該情況下,放大器的兩個參數對於好的係統分辨率起著決定性作用:輸入補償電壓和輸入電壓噪聲。超精密電阻具有低補償和低噪聲的特性,使得設備成為理想的傳感器接口和傳訊器。
圖4

運算放大器求和公式:

運算放大器求和
圖五

數模轉換器
chaojingmidianzuyefeichangshiyongyushumozhuanhuanqideshuruduan。shuzixinhaotongguopipeidechaojingmidianzuzhizaogengdidezaosheng,jianshaoshuchumonixinhaodeshizhen。jinshubojishudezaoshengshuipingwei-40dB,使得箔技術電阻成為高端音頻模數轉換和數模轉換電路中參照電阻和增益電阻的理想選擇。低噪運算放大器在航空電子、軍工、宇航領域的射頻幹擾設備中起著決定性作用,包括陀螺儀、GPS芯片控製放大器和天線定向控製單元。
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