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ADI:您真的能经过运算放大器完成ppm精度吗?

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 工业和医疗设计推动产品的精度和速度日益提高。模

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工业和医疗规划推进产品的精度和速度日益进步。模拟集成电路职业整体能够跟上速度的开展要求,但在精度要求上却有所缺乏。许多体系都竞相迈入1 ppm精度之列,特别是现在,1 ppm 的线性ADC日益遍及。本文将介绍运算放大器的精度局限性,以及怎么挑选为数不多的有或许到达1 ppm精度的运算放大器。别的,咱们还将介绍一些针对现有运算放大器局限性的运用改进。

精度(Accuracy)与数值相关:体系特性与肯定实在数值之间的距离。精细(Precision)是以数字方式表明的数值深度。在本文中,咱们将运用精度一词,它包含噪声、偏移、增益差错和非线性度等体系丈量的一切约束。许多运算放大器的某些差错在ppm量级,但没有个运算放大器的一切差错都到达了ppm量级。例如,斩波放大器可供给ppm级的失调电压、直流线性度和低频噪声,但它们的输入偏置电流和频率线性度存在问题。双极性放大器具有低宽带噪声和杰出的线性度,但其输入电流仍或许导致内部电路差错(关于内部电路,咱们将运用“运用”一词)。MOS放大器具有超卓的偏置电流,但一般在低频噪声和线性度范畴存在缺点。

在本文中,咱们将在转化函数中运用大致适当于1 ppm的非线性度体现谐波失真的–120 dBc失真。

非ppm放大器类型

让咱们来看看非高线性度的放大器类型。线性度最低的类型即所谓的视频或线路驱动器放大器。这些都是直流精度不太好的宽带放大器:偏移达几毫伏,偏置电流在1 µA至50 µA范围内,而且1/f噪声功能一般较差。抱负的直流精度在0.3%至0.1%之间,但沟通失真能够介于–55 dBc至–90 dBc(线性度:2000 ppm至30 ppm)之间。

下一项分类是传统经典运放规划,例如OP-07,或许具有高增益、CMRR、PSRR以及杰出的失调电压和噪声功能,但其失真却无法优于–100 dBc,特别是在到达1 kΩ或更高负载的状况之下。

然后,还有一些或新或旧的廉价放大器,其失真在负载超越10 kΩ的状况下都无法优于–100 dBc。

此外,还有音频放大器类运算放大器。它们适当实惠,且失真体现或许非常好。可是,它们的规划不合适且不能供给杰出的失调电压和1/f噪声功能。此外,他们的失真或许在大于10 kHz 后也不能变的更好了。

有些运算放大器旨在支撑MHz信号的线性度。它们一般为双极性,并具有较大的输入偏置电流和1/f噪声。在该运用范畴,运算放大器更多寻求的是–80 dBc至–100 dBc程度的功能,完成ppm 功能不太实际。

不管宽带及压摆率多大,电流反应放大器也不能支撑深线性度,乃至是适度的精度。它们的输入级有许多差错源,而且增益、输入和电源按捺功能都不高。电流反应放大器还具有热漂移效应,会大幅拓宽正常的树立时刻。

然后,咱们具有现代的通用型放大器。它们一般具有1 mV的偏移和微伏级1/f噪声。支撑–100 dBc失真,但在高负载时一般无法完成。

运算放大器的差错源

图1显现的是简化的运算放大器框图,并添加了沟通和直流差错源。拓扑为带有输入跨导 gm 的单极点放大器,驱动输出缓冲单元的增益节点。虽然有许多运算放大器拓扑,但所示的差错源对它们悉数适用。

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