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模仿工程师电路设计辅导手册:运算放大器①

TI(德州仪器)特别感谢以下人员在技术方面的贡献:Tim Claycomb,Mamadou Diallo,Peter Iliya,Zak Kaye,Errol Leon,Marc Liu,Masash

目录

根本电路(√)

缓冲器(跟从器)电路①(√)

反相放大器电路②(√)

同相放大器电路③(√)

反相求和电路④(√)


差分放大器(减法器)电路⑤

两级运算放大器外表放大器电路⑥

三级运算放大器外表放大器电路⑦

积分器电路⑧

微分器电路⑨

电流感应

跨阻放大器电路

输出摆幅可至 GND 电路的单电源低侧单向电流检测解决方案

单电源、低侧、单向电流检测电路

低侧双向电流检测电路

具有瞬态维护功用的高侧、双向电流检测电路

高侧电流检测电路规划

三十倍频负载电流感应电路

选用电流输出电流检测放大器的高电压、高侧起浮电流检测电路

具有集成精细增益电阻器的低漂移低侧双向电流检测电路

过流事情检测电路

信号源

PWM 发生器电路

可调理基准电压电路

电流源

低电平电压-电流转化电路

滤波器

沟通耦合 (HPF) 反相放大器电路

沟通耦合 (HPF) 同相放大器电路

带通滤波反相衰减器电路

快速趋稳、低通滤波电路

低通滤波、反相放大器电路

非线性电路(整流器/钳位/峰值检测器)

半波整流器电路

全波整流器电路

单电源、低输入电压、全波整流器电路

压摆率约束器电路

信号调理

单端输入转差分输出电路

选用反相正基准电压电路的反相运算放大器

选用反相正基准电压电路的同相运算放大器

选用同相正基准电压电路的同相运算放大器

选用同相正基准电压电路的反相运算放大器

单电源差动输入至差动输出沟通放大器电路

反相双电源至单电源放大器电路

双电源、分立式、可编程增益放大器电路

沟通耦合外表放大器电路

分立式宽带宽 INA 电路

低噪声、远距离 PIR 传感器调理器电路

运用 NTC 电路检测温度

运用 PTC 电路检测温度

选用全差分放大器的差分输入至差分输出电路

运用全差分放大器规划单端输入至差分输出电路

比较器

信号与时钟恢复电路

具有和不具有迟滞的比较器电路

选用比较器的高侧电流检测电路

高速过流检测电路

具有迟滞功用的反相比较器电路

低功耗双向电流检测电路

具有迟滞功用的同相比较器电路

选用比较器的过压维护电路

选用集成基准的窗口比较器电路

弛张振荡器电路

热敏开关电路

选用比较器的欠压维护电路

窗口比较器电路

选用比较器的过零检测电路

传感器收集

单电源应变仪桥式放大器电路

光电二极管放大器电路

音频
同相麦克风前置放大器电路

TIA 麦克风放大器电路


模仿工程师电路规划辅导手册:放大器(第二版)

修改者的话:

模仿工程师电路规划辅导手册:放大器可供给放大器子电路规划理念,便于您快速学习这些理念来满意特定体系需求。每
种电路都以“示例界说”的方式出现。里边包含一些像食谱相同的分步式阐明,而且带有能协助您改进电路然后满意您的
规划方针的公式。而且,一切电路都经过 SPICE 仿真的验证。

咱们为每个电路引荐了至少一种放大器,可是假如有更适合您的规划的器材,您仍可进行替换。

咱们的电路要求您对放大器的概念有一个根本的了解。假如您不熟悉放大器规划,咱们激烈建议您完结 TI 高精度实验室
(TIPL) 系列训练。TIPL 包含一些有关介绍性主题的课程,比方器材架构以及运用特定的高档问题解决方案(运用理论和实践常识)。

咱们希望这一放大器电路资源汇总能够协助改进您的规划。咱们的方针是运用超值放大器电路构建块定时更新辅导手册


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规划阐明

此规划用于经过供给高输入阻抗和低输出阻抗来缓冲信号。该电路一般用于驱动低阻抗负载、模数转化器
(ADC) 和缓冲器基准电压。该电路的输出电压等于输入电压。

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规划阐明

1. 运用运算放大器线性输出运转规模,一般在 AOL 测验条件下指定该规模。

2. 小信号带宽由放大器的单位增益带宽决议。

3. 检查数据表中的最大输出电压摆幅与频率间的联系图,以最大极限地减小转化导致的失真。

4. 共模电压等于输入信号。

5. 不要将%&&&&&%负载直接放置在大于数据表引荐值的输出上。

6. 假如驱动低阻抗负载,或许需要高输出电流放大器。

7. 有关运算放大器线性运转区域、安稳性、转化导致的失真、电容负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信
息,请参阅规划参阅部分。

规划过程
此电路的传递函数遵从: 

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1.验证放大器是否可运用所供给的电源电压到达希望的输出摆幅。运用在 AOL 测验条件中给出的输出摆
幅。放大器的输出摆幅规模有必要大于规划所需的输出摆幅。

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• 运用 ±15V 电源的 LM7332 的输出摆幅大于规划所需的输出摆幅。因而,满意该要求。

• 检查数据表中的输出电压与输出电流之间的联系曲线,验证是否可完结与所需输出电流对应的所需输出电
压。

2. 验证在运用所供给的电源电压时不会超出放大器的输入共模电压。放大器的输入共模电压规模有必要大于输入信号电压规模。

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• 运用 ±15V 电源的 LM7332 的输入共模规模大于规划所需的输入共模规模。因而,满意该要求。

3. 核算最大程度地下降转化导致的失真所需的最小压摆率。

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• LM7332 的压摆率为 15.2V/µs。因而,满意该要求。

4. 验证器材将有满意的带宽用于所需的输出信号频率。

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• 所需的输出信号频率小于 LM7332 的单位增益带宽。因而,满意该要求。

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规划阐明

该规划将输入信号 Vi 反相并运用 –2V/V 的信号增益。输入信号一般来自低阻抗源,因为该电路的输入阻抗
由输入电阻器 R1 决议。反相放大器的共模电压等于连接到同相节点的电压,该节点在该规划中接地。

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规划阐明

1. 在线性运转区域内运用运算放大器。一般在 AOL 测验条件下指定线性输出摆幅。该电路中的共模电压不
随输入电压的改变而改变。

2. 输入阻抗由输入电阻器决议。保证该值大于电源的输出阻抗。

3. 运用高值电阻器或许会减小电路的相位裕度并在电路中引进额定的噪声。

4. 防止将电容负载直接放置在放大器的输出端,以最大程度地削减安稳性问题。

5. 小信号带宽由噪声增益(或同相增益)和运算放大器增益带宽积 (GBP) 决议。能够经过增加与 R2 并联
电容器来完结额定的滤波。假如运用了高阻值电阻器,那么增加一个与 R2 并联的电容器可进步电路的
安稳性。

6. 大信号功能会遭到压摆率的约束。因而,应检查数据表中的最大输出摆幅与频率间的联系图,以最大程
度地减小转化导致的失真。

7. 有关运算放大器线性运转区域、安稳性、转化导致的失真、电容负载驱动、驱动 ADC 和带宽的更多信
息,请参阅“规划参阅”部分。

规划过程

下面给出了该电路的传递函数。

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1. 确认 R1 的起始值。R1 相对于信号源阻抗的大小会影响增益差错。假定信号源的阻抗较低(例如
100Ω),则设置 R1 = 10kΩ,以完结 1% 的增益差错。

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2. 核算该电路所需的增益。因为这是一个反相放大器,因而在核算时运用 ViMin 和 VoMax

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3. 核算 R2 值,以完结所需的 –2V/V 信号增益。

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4. 核算小信号电路带宽,以保证其满意 3kHz 要求。保证运用电路的噪声增益或同相增益。

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5. 核算最大程度地下降转化导致的失真所需的最小压摆率。

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SRTLV170=0.4V/µs,因而它满意该要求。

6. 为了防止安稳性问题,保证器材的增益设置电阻和输入电容创立的零点大于电路的带宽。

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Ccm 和 Cdiff 分别是 TLV170 的共模和差分输入%&&&&&%。

因为零点频率大于此电路的带宽,因而不满意该要求。

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沟通仿真成果

该电路的带宽取决于噪声增益 (3V/V)。能够经过检查 –3dB 点来确认带宽,在信号增益为 6dB 的情况下,
该点坐落 3dB 处。仿真与核算值 (400kHz) 具有充沛的相关性。

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瞬态仿真成果

输出的起伏是输入的两倍,而且二者反相。

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