選擇正確的放大器

作者 : Ron Mancini,EDN特約作者

運算放大器的名稱源於類比電腦佔主導地位且回饋放大器執行數學功能的時代。回饋使放大器的性能取決於被動元件、電阻和電容,而不是主動元件。

運算放大器可以執行任何放大器功能,是最基本的元件。運算放大器的名稱源於類比電腦佔主導地位且回饋放大器執行數學功能的時代。回饋使放大器的性能取決於被動元件、電阻和電容,而不是主動元件。基本的運算放大器電路由四個阻抗組成(圖1)。可以使用電阻進行增益計算,但是如果用電容替換Z1,該電路將成為微分器;如果用電容替換Z2,該電路就成為積分器。

圖1 差分放大器的原理圖很容易畫,但是要用離散元件做出來幾乎不可能。

有趣的提示:在回饋路徑中置入一個函數時,該運算放大器電路就可以完成反函數。例如,運算放大器回饋路徑中的帶通濾波器變為帶阻濾波器。運算放大器有多種用途:可以將非線性元件(例如二極體、電晶體和熱敏電阻)置入回饋路徑中,得到對數放大器等複雜功能。運算放大器對類比電子產品的最大貢獻在於其靈活性,它們可以透過添加適合的被動元件來執行任何模擬功能。

如果運算放大器適合各種應用,為什麼還需要其他放大器配置?看看下方的差分放大器公式,請注意,當輸入源等於零(V1=V2=0)時,仍然有可能放大共模雜訊,實現共模雜訊抑制的最佳方法是使所有四個電阻相等。

使用離散電阻時,運算放大器的電阻不能很好地匹配。電阻若其購買公差為1%,則在最壞情況下會產生34dB的共模抑制比(CMRR),而附加的2%漂移公差則會使CMRR限制為24dB。差分放大器使用微調和匹配之類的IC技術來匹配其電阻,並將CMRR增加到80dB以上。

差分放大器通常具有等值電阻,但這種情況會導致輸入電阻不均衡。源V1經歷的近似輸入電阻為Z1,源V2的輸入電阻為(Z3+Z4)。源電阻與差分放大器輸入電阻一起形成不平衡的分壓器。因此,電阻失配會產生差分放大器無法抑制的差分誤差訊號。透過在差分放大器的輸入端添加緩衝器就可以避免這種情況…

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