2022-2023学年高二物理竞赛课件：高频参数对性能的影响

高频参数对性能的影响 高频参数对性能的影响 小信号频率参数 开环带宽BW 内补偿的集成运放可近似看成是单极点系统，该运放的上限截止频率即开环带宽BW（或称3dB带宽）。 单位增益带宽BWG 指增益下降到1（0dB）时对应的频率。小信号工作时，其值为常数，且BWG = AvdI·BW 。 当运放闭环工作时，BWG等于反馈电路的增益带宽积。 反馈越深，Avf 越小，闭环带宽BWf 越宽。 即 BWG = Avf·BWf 有源反馈仪器放大器 可证明 vI1 + - A3 R1 -+ A1 RG vO IO + - A2 R2 R3 VCC R5 R6 iG vI2 RS VEE iS IO R4 T1 T2 T3 T4 T1、T2差放 T3、T4差放 A3跟随器 A2跟随器 A1放大器 采用严格配对的低噪声对管和精密电阻，可构成低噪声、高精度、增益可调的仪器放大器。 仪器放大器的应用 仪器放大器单片集成产品： LH0036、LH0038、AMP-03、AD365、AD524等。 例：仪器放大器构成的桥路放大器 温度为规定值时 RT =R 路桥平衡 vo =0 。 温度变化时 RT R 路桥不平衡 vo 产生变化。 仪器 放大器 RG RT R R R t o VREF vo 电流传输器 电流传输器：通用集成器件，广泛用于模拟信号处理电路中。 电流传输器电路符号及特点 Y X Z CC vX vY vZ iY=0 iX iZ Y输入端： iY= 0，即 RY ； X输入端： vX = vY ，且vX与 iX 大小无关，RX0 ； Z输出端： iZ = ± iX ，且 iZ 与 vZ大小无关； 电流传输器构成的模拟信号处理电路 Y X Z CC vi RL iX iO R +- 互导放大器 互阻放大器 电流放大器 Y X Z CC is RL iX iO R2 R1 Y X Z CC1 ii R vo iZ1 RL Y X CC2 Z +- 负阻变换器 Y X Z CC2 iX1 R2 Y X CC1 Z vi iI iZ2 R1 iZ1 RL 集成运放性能参数及对应用电路影响 集成运放性能参数 Avd高(80~140dB)， Rid高(M)， Rod低 (<200 ) vid Rid vO +- v+ v- Avd vid + - Rod + - Ric Ric IIB IIB IIO 2 IIO 2 + - VIO +- Avd vic KCMR 集成运放电路模型 差模特性 KCMR高(80~120dB)， Ric高(>100M) 共模特性 输入直流误差特性 IIB(10~100A)， VIO (mV)， IIO(为IIB的5% ~ 10%) 大信号动态特性 转换速率SR， 全功率带宽BWP 直流和低频参数对性能的影响 Avd、Rid、Rod为有限值的影响 运放应用场合不同，各项性能参数影响也不同。因此工程估算时，可针对不同场合，有选择地分析运算误差。 -+ A R1 Rf +- vs vo RL vid Rid vO +- v- Avd vid - + Rod + - R1 Rf vs +- RL 可证明 其中 Avd对精度影响最大。Avd越大，运算误差越小。 KCMR、Ric为有限值的影响 -+ A R1 Rf +- vs vo RL 可证明 其中 Avd、KCMR越大，同相放大器运算精度越高。 由于同相放大器输入端引入了共模信号，因此必须考虑KCMR的影响。 Ric vO +- v- Avd vid Rod + - R1 Rf vs RL v+ Ric Rid +- Avd vic KCMR 输入偏置电流IIB对性能的影响 -+ A R1 Rf +- vs vo R+= R1// Rf 则IIB在外电路反相端产生的直流电压: 则IIB在外电路同相端产生的直流电压: 设R-、R+ 分别为外电路在反相端和同相端等效的直流电阻。 输入偏置电流 若 则 输出无失调 例： 注：平衡电阻R+的接入对性能指标计算没有影响，但运算精度得到明显改善。 因此，为减小IIB对运算精度的影响，要求外接在集成运放两输入端的直流电阻相等。 失调电流IIO与失调电压VIO的影响 vO + - R1 Rf RL IIB IIB IIO 2 IIO 2 + - VIO R+ 可证明 为减小失调的影响： 在R+较小时，应选择VIO小的运放； 在R+较大时，应选择 IIO小的运放。 $