4月,在A(yíng)DI公司舉辦的“放大電路設計,你最關(guān)心啥?”話(huà)題討論中,ADI資深專(zhuān)家,攜手數十位工程師共同探討,觀(guān)點(diǎn)大碰撞,激發(fā)智慧火花。在此,特別分享其中頗具參考性的觀(guān)點(diǎn),大多是工程師們實(shí)際設計的經(jīng)驗之談,可謂實(shí)實(shí)在在的干貨,也歡迎各位讀者留言分享你的感受。
網(wǎng)友Watzmann:我們關(guān)心共模電壓,0中頻架構要求ADC與運放采取直流耦合,合適的共模電壓可以避免因轉換電壓帶來(lái)的額外功耗。
網(wǎng)友SunRF :為什么低頻放大電路不太考慮最大功率輸出呢?
ADI專(zhuān)家對此回復:在低頻電路中,反向行波效應不明顯,主要考慮信號電壓以及電流。而在中頻及射頻應用中,由于反射的存在,要實(shí)現最大功率傳輸,還要考慮阻抗匹配的問(wèn)題,否則導行電磁波會(huì )產(chǎn)生很大的反射。
網(wǎng)友skymid :關(guān)注什么指標,看應用在什么地方啦,我比較關(guān)注的是增益,帶寬和噪聲。因為我選擇的ADC一般用于A(yíng)DC的前端驅動(dòng),為了使運放的噪聲和精度不影響ADC的 SNR等指標,需要根據ADC的輸入信號帶寬,有效位數等指標來(lái)確定運放的指標,所以要求選擇低噪聲高精度寬帶放大器,比如ADA4930是個(gè)不錯的選擇,anyway,沒(méi)有最好的,只有最合適的,應用不同,關(guān)注的重點(diǎn)就不同。
網(wǎng)友fangjinbiao:失調電壓,因為它傷過(guò)我的心
網(wǎng)友GuPeng:我最關(guān)心的是 失調電壓 帶寬 壓擺率和輸入輸出電壓范圍,選擇好了這些參數,一個(gè)電路基本就可以正常工作了。至于其他的參數:一般的運放共模抑制比至少有60dB,電源抑制比一般都有100dB;如果要求便攜式低壓工作,則要選擇輸入輸出軌到軌運放;如果在高速電路中,首先關(guān)注的就是帶寬和壓擺率;還有像輸入失調電流 輸出驅動(dòng)電流 供電電壓范圍等參數都要根據實(shí)際的應用場(chǎng)合來(lái)選擇合適的芯片。
網(wǎng)友李鎮江:我覺(jué)得首要的還是電源的影響吧,以前做的板子電源部分處理不好直接影響到整個(gè)作品的效果。
網(wǎng)友Summer :以前做精密儀器的時(shí)候,選型時(shí)考慮的要素有:失調電壓以及其溫漂系數,輸入電流,噪聲頻譜,供電范圍,輸入范圍,輸出驅動(dòng)能力,功耗。用的最多的是OP177和AD8629。
對于A(yíng)D8629這種運放還得考慮輸入帶寬。一直對運放的SETTLING TIME存有疑問(wèn),發(fā)現運放負載RC選值會(huì )影響到ADC的精度,要改采樣時(shí)刻,這個(gè)細微的信號示波器又是觀(guān)察不到的,用的ADC(24BIT)如果采樣早 了就會(huì )讀值有差異。 現在告別了小信號測量這個(gè)領(lǐng)域,從事音頻、視頻相關(guān)的模擬設計,整個(gè)信號鏈路和信號放大電路還是相通的,比如CODEC就是DAC和ADC的功能,功放就 是運放,LINE TRANSCEIVER就是儀表放大器,F在不再考慮OFFSET、線(xiàn)性度這些設計要素,轉而對器件的SNR,信納比,THD這些動(dòng)態(tài)指標關(guān)注較多,正在 學(xué)習中,ADIMTTUTORIAL和LINEAR CIRCUIT DESIGN HANDBOOK寫(xiě)的不錯。
網(wǎng)友sunny_adi:我很關(guān)心AC-PSRR和SR。在目前的設計中對其供電采用的是開(kāi)關(guān)電源,故AC-PSRR會(huì )影響其失調電壓。對于高速應用中SR是很重要的參數,決定了最大輸入電壓參數。
網(wǎng)友green007:如果要求輸出幅直,就看軌到軌,壓擺率 如果是精密類(lèi),就看噪聲,失調 只知道這么多了。
網(wǎng)友hustei_ly:在最近項目用的運放里面要用某種探頭某種應用的采集圖像,一個(gè)探頭需要許多輔助電壓,所以用運放是來(lái)產(chǎn)生探頭所需的直流偏壓。設計的時(shí)候首先考慮的是噪聲電 平和電源抑制比,然后是失調電壓,帶寬(當然是希望盡量。。因為整個(gè)板子是一個(gè)Boost升壓電路供電,雖然后面加了LDO,但是為了保證產(chǎn)生的偏壓符 合探頭需求,必須將供電輸出噪聲(也就是運放的供電電壓)嚴格控制,同時(shí)較高的PSRR可以對運放供電電源上的噪聲有一個(gè)很好的抑制,然后考慮的是失調電 壓,因為探頭偏壓是經(jīng)運放放大產(chǎn)生的,電阻都是選用的1%精度的,以使放大的倍數更精確,從而使輸出電壓符合要求,如果失調過(guò)大,很影響輸出精度,所以對 運放的失調電壓也有很大的一個(gè)要求。最后還要注意下運放的帶寬,因為這里放大直流電平,所以對帶寬沒(méi)特別大要求,應選用盡量小帶寬的運放,高帶寬的運放更 容易引入噪聲。對運算的壓擺率、CMRR、R2R等沒(méi)有很大要求。
ADI專(zhuān)家adi_peng:主要還要看應用的領(lǐng)域,如果是小信號放大,比較關(guān)心輸入阻抗,偏流,噪聲,失調, CMRR, PSRR。但就個(gè)人而言最關(guān)心的還是增益帶寬積。
ADI專(zhuān)家ADI_Wei:是的,網(wǎng)友們說(shuō)的都很全面了,不同的應用領(lǐng)域關(guān)注點(diǎn)不同,對于高精度的應用,噪聲、失調電壓可能是最關(guān)心的;對于高速的應用則需要關(guān)注帶寬、壓擺率、輸出電 流;對于弱電流檢測的應用,輸入偏置電流可能是最重要的,例如AD549偏流就比較;對于高溫場(chǎng)合的應用,例如石油鉆井,高溫就是必要的了,如 AD8634;還有汽車(chē)電子,需要汽車(chē)級的……不管什么場(chǎng)合,信號的電壓輸入輸出范圍,誤差來(lái)源,封裝,價(jià)格,樣片提供等都是我們要考慮的。因此,很多時(shí) 候選擇一個(gè)合適的運放比選擇一個(gè)ADC更難。
網(wǎng)友wsdymg:對于不同的設計需要考慮的參數不一樣吧,不同的應用可能考慮的側重點(diǎn)不一樣,低壓應用中,比較關(guān)注軌到軌(R2R),在精確測量中比較關(guān)注失調電壓,在 高速應用中比較關(guān)注帶寬等,比如我現在做的電池管理系統對共模電壓就比較關(guān)注。
網(wǎng)友zachfly:確實(shí)與應用相關(guān)吧,我主要做視頻相關(guān)的,對于模擬信號,CMRR和PSRR太重要了,輕則干擾有條紋,嚴重時(shí)“白雪”飄飄。如果單純靠芯片抑制是很難實(shí)現 的,設計者必須對外部電路進(jìn)行分析,加必要的外設電路進(jìn)行濾波和旁路,至于噪聲電平,現在芯片抑制比已經(jīng)做得很好了,只要保證輸入輸出設計得當,同時(shí) PCB設計要特別注意,不要輕易與其他數字信號產(chǎn)生公共阻抗,沒(méi)想象的那么難。 作為應用工程師,選合適的芯片最重要了,其實(shí)上述提到的參數,芯片已經(jīng)盡可能集成做到最佳了,基本有個(gè)概念的認識就可以了,不知道這是不是一種悲哀。
網(wǎng)友jianping:噪聲電平啊,音頻運放要求比較高,還有一個(gè)自勵振蕩,惱火得很。
ADI專(zhuān)家adi_susan:對于高精度的系統來(lái)講,噪聲和失調電壓的溫漂最重要了,因為溫漂系數很難校準得掉,因此一定要考慮。放大器的溫漂和噪聲可以等效為信噪比,從而換算成對應的 分辨率位數,這樣就可以確定ADC的分辨率了。如果放大器的性能指標沒(méi)有達到,即使系統中選一個(gè)24位的ADC也是沒(méi)有用 的。 另外,對于稍高信號頻率的應用,小信號帶寬和壓擺率是要分別考慮的。
網(wǎng)友:為什么我用PA02做功率放大做不了?都是根據芯片手冊上給定的電路圖,但還是不行。
ADI專(zhuān)家ADI_Wei:您好! 不太清楚PA02,如果是運放,運放做功率放大需要看輸出的電流是否支持您的功率。
網(wǎng)友單增譽(yù):我最關(guān)心的是您介紹的這些內容,在哪些本書(shū)中有通俗易懂的解釋?zhuān)?/font>
ADI專(zhuān)家ADI_Wei:您好!一般運放的基礎書(shū)籍上都會(huì )有這些指標。但是,有些指標可能需要實(shí)際設計才會(huì )更深的體會(huì )到。
網(wǎng)友劉文龍:對精度要求高的時(shí)候更看重失調電壓。
網(wǎng)友BruceLone:增益、信噪比、電源、帶寬、壓擺率等。
網(wǎng)友lark1001:
1、共模抑制比。設計電壓跟隨器時(shí),開(kāi)環(huán)增益與共模抑制比同等重要。 差動(dòng)放大器輸出信號中共模成分的大小不僅與所用運算放大器的共模抑制比有關(guān),還與電阻匹配及閉環(huán)增益有關(guān)。
2、頻率與增益。在直流和低頻下,運算放大器的開(kāi)環(huán)增益是常數。隨頻率的升高,開(kāi)環(huán)增益下降。如果運用的頻率太高,實(shí)際的閉環(huán)增益將低于理想值,產(chǎn)生一定的誤差。
3、輸入阻抗。在積分器、微電流放大器、峰值檢波器等應用中,輸入阻抗的影響不可忽視。在高頻下,放大器的輸入電容會(huì )使輸入阻抗變得很小,此時(shí)應考慮它對增益的影響。
4、輸出阻抗。放大器輸出阻抗的大小決定了它的負載性能。閉環(huán)輸出阻抗總要遠遠小于放大器的負載電阻,因此輸出阻抗對增益的影響完全可以忽略不計。
5、偏置電流和輸入阻抗。對于大多數的運算放大器來(lái)說(shuō),偏置電流和輸入阻抗有著(zhù)密切的關(guān)系,因此如果偏置電流足夠低,那么輸入阻抗(差模和共模)就必定足夠高。
6、轉換速率。當閉環(huán)增益發(fā)生改變時(shí)轉換速率會(huì )發(fā)生大幅度的變化,還會(huì )隨電源電壓和溫度的變化而變化(溫度上升,轉換速率趨于下降)。在采用外部補償的運算放大器中,通過(guò)外部補償的方法可以得到比標準補償大20倍左右的轉換速率。轉換速率大的響應快。
網(wǎng)友zhangjsh:我主要做直流和低頻系統所以更關(guān)心共模抑制比(CMRR),它直接影響系統的穩定性。軌到軌(R2R)有利于微小信號,可以得到較高的峰峰電壓幅值。至于阻尼系數及失調電壓考慮較少。
網(wǎng)友huixianfxt:首先拿到運放應該關(guān)心的是其工作電壓,這對于你的應用場(chǎng)合很重要。其次是軌到軌輸入及輸出,考慮到輸入信號及輸出信號的范圍呢,然后對于檢測電流的場(chǎng)合,關(guān) 心的是偏置電流,失調電流和輸入失調電壓,應為這三者都可能引起輸出失調電壓的變化,從而影響你檢測電流的精度(當然這里使用的跨阻型放大電路檢測電流 呢),當然在檢測微小信號的時(shí)候,共模抑制比這個(gè)參數往往很重要呢,因為在檢測微小信號時(shí),往往會(huì )受到共模電壓及一些噪聲的干擾,小信號很可能淹沒(méi)在噪聲 中呢。當然我們關(guān)心的不僅僅是這些,每一個(gè)細節都需要注意呢。忽略了共模輸入范圍,當超過(guò)這個(gè)范圍是就達不到需要的結果呢。還有增益帶寬積、壓擺率、輸入 差模電壓范圍、電源噪聲抑制比等等。。?傊@是需要全面考慮的,忽略任何參數可能會(huì )給你的設計帶來(lái)麻煩,可能為以后的糾錯工作帶來(lái)困擾。
網(wǎng)友muxl:我關(guān)心噪聲電壓與ADC量化噪聲的關(guān)系,在工業(yè)檢測和醫療高精度檢測中,前級運放的動(dòng)態(tài)、線(xiàn)性和噪聲電壓對后級ADC的量化能力至關(guān)重要。
網(wǎng)友youzizhile:關(guān)注共模抑制比。 共模抑制比是差模電壓增益與共模電壓增益之比,常用分貝數來(lái)表示。KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 它是衡量輸入級差放對稱(chēng)程度及表征集成運放抑制共模干擾信號能力的參數。其值越大 越好。
網(wǎng)友KNOCKOUT:最關(guān)心共模抑制比(CMRR)和電源抑制比(PSRR),直接影響輸出的精度和引入的噪聲。特別在干擾源的使用環(huán)境下。
網(wǎng)友南國輕舟:我只關(guān)心信價(jià)比,用一元的元件實(shí)現10元的電路效果!合理恰當的選擇放大電路的外圍電路是固有的放大器效果最優(yōu)!譬如:高增益(Gain)、低噪聲(noise),盡可能增加抗干擾能力;失真(THD)小,頻帶(fbw)足夠寬,轉換速度(SR)合適,漂移小。
網(wǎng)友jacob0110:我現在正在做APD,屬于高速、小信號、高噪聲,需要用到跨阻放大器、普通運放和全差動(dòng)放大器,按順序排的話(huà),最關(guān)心的是:①共模抑制比(CMRR);②電 源抑制比(PSRR);③軌到軌(R2R)。 求一本《高速設計技術(shù)》和《ADI模數轉換器應用筆記》。
網(wǎng)友blackhorse21:本人主要比較關(guān)心增益帶寬積、等效輸入阻抗、等效輸入噪聲、軌到軌輸出能力的問(wèn)題。醫療電子行業(yè)常常處理小信號,有時(shí)經(jīng)過(guò)幾級放大之后,前級的噪聲問(wèn)題就會(huì )很?chē)乐。輸入阻抗也是十分重要的?wèn)題,直接影響到能否采集到正常的小信號。
網(wǎng)友wangshi_8678:由于自己是做汽車(chē)電子里車(chē)載照明這一塊的,平時(shí)用的運放對速度要求不是很高,一般幾MHz就夠了,但選運放時(shí)最關(guān)心的莫過(guò)于帶寬、失調電壓、失調電流、 PSRR、CMRR等,另外由于運放一般是對電路中采樣電阻上的電壓進(jìn)行小信號放大實(shí)現軌至軌等功能,以及運放做比較器用時(shí)的一些注意事項。
網(wǎng)友hzqiu:說(shuō)實(shí)話(huà),上述指標都是關(guān)注的啦,只是要說(shuō)最關(guān)心的是啥,還是要看具體應用的。對于高精度的應用,開(kāi)環(huán)增益AVOL、失調電壓Vos、失調電流Ios、偏置電路 Ib、以及噪聲等都是非常關(guān)注的指標項,而對于高速應用,帶寬、GBP、SR等指標項就要多關(guān)注一點(diǎn)啦。 此外,針對具體的應用,還要看看溫度范圍、封裝、價(jià)格等等。其實(shí)就個(gè)人觀(guān)點(diǎn),現在針對具體應用,主要的還是找到一個(gè)平衡點(diǎn),找到性?xún)r(jià)比高的產(chǎn)品。而不是僅 僅關(guān)注運放的某一項指標,而是綜合地來(lái)看。
網(wǎng)友KevinHO:失調電壓+1,痛苦的回憶
網(wǎng)友360:比較關(guān)心的幾點(diǎn)就是CMRR、軌對軌還有共模輸入電壓范圍這幾個(gè)參數,公司主要是壓力傳感器、變送器 之類(lèi)的微弱信號,對于這些參數要求還是比較高的。
網(wǎng)友polymen:我關(guān)心得是反應速度,運用運算放大器大部分是在傳感器得信號處理,可靠性和反應速度都有不同要求
網(wǎng)友466782061:放大電路,關(guān)心的運放參數:1、輸入阻抗,通常毫伏信號都要求大的輸入阻抗,大的輸入阻抗可以減少傳輸線(xiàn)損。2、電源抑制比,模塊大多采用DC-DC隔離電源,除了一直電源噪聲外,對運放的電源抑制比要求很高。3、失調電壓,一般運放都用雙電源供電,所以對失調電壓要求不是很高。4、軌到軌,在一些低功耗的設計中會(huì )考慮使用軌到軌。
網(wǎng)友wbq88:一直都在關(guān)注這些參數,我們在設計醫療設備產(chǎn)品時(shí)這些參數在我們選型前都是比較慎重的選擇的。
網(wǎng)友9819:在設計中其實(shí)考慮更多的是R2R.因為R2R容易實(shí)現更低電壓,接近軌的擺幅,提供更寬的動(dòng)態(tài)。
網(wǎng)友劉文龍:共模抑制比,影響其正常工作
網(wǎng)友taishananyuan :還有一個(gè)比較常用關(guān)鍵參數壓擺率。運算放大器的壓擺率指其輸出電壓從一個(gè)電壓值到另一個(gè)值的改變(或擺動(dòng))速度有多快。單位為V/μs。前置放大器中壓擺率 的計算公式為 SR = 2π × Fmax × Vp 其中Fmax為前置放大器需要支持的最高頻率,Vp為運算放大器輸出的峰值電壓電平。
網(wǎng)友京剛袁:阻尼系數,失調電壓我覺(jué)得這兩個(gè)參數比較重要。 阻尼系數是指放大器的額定負載(揚聲器)阻抗與功率放大器實(shí)際阻抗的比值。阻尼系數大表示功率放大器的輸出電阻小,阻尼系數是放大器在信號消失后控制揚 聲器錐體運動(dòng)的能力。 輸入電壓為零時(shí),將輸出電壓除以電壓增益,再加上負號,即為折算到輸入端的失調電壓。亦即使輸出電壓為零時(shí)在輸入端所加的補償電壓。VIO 是表征運放內部電路對稱(chēng)性或者反映了輸入級差分對管的失配程度,一般Vos 約為(1~10)mV,高質(zhì)量運放Vos 在1mV以下,最小可達1uV。 這兩個(gè)參數影響運放電路是否可以正常工作,達到設計目的。 這是我的一點(diǎn)小見(jiàn)解。