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如何有效地選擇和使用精密運(yùn)算放大器

2512872 2022-11-25 | pdf | 459.92KB | 次下載 | 免費(fèi)

資料介紹

在設(shè)計(jì)前端信號調(diào)理系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)人員通常更喜歡使用廣泛可用的大規(guī)模、高度集成的數(shù)據(jù)采集 IC 而不是分立解決方案，以降低成本、時間、尺寸和物料清單 (BOM)。但是，在某些應(yīng)用中，例如高性能測試、測量和儀器系統(tǒng)，與專用傳感器接口的分立式運(yùn)算放大器成為需要特別關(guān)注的關(guān)鍵前端組件。在設(shè)計(jì)前端信號調(diào)理系統(tǒng)時，設(shè)計(jì)人員通常更喜歡使用廣泛可用的大規(guī)模、高度集成的數(shù)據(jù)采集 IC 而不是分立解決方案，以降低成本、時間、尺寸和物料清單 (BOM)。但是，在某些應(yīng)用中，例如高性能測試、測量和儀器系統(tǒng)，與專用傳感器接口的分立式運(yùn)算放大器成為需要特別關(guān)注的關(guān)鍵前端組件。這種單功能精密運(yùn)算放大器是一種專用器件，具有極低的電壓失調(diào)、失調(diào)漂移和輸入偏置電流，同時還能平衡帶寬、噪聲和功耗性能。這種單功能精密運(yùn)算放大器是一種專用器件，具有極低的電壓失調(diào)、失調(diào)漂移和輸入偏置電流，同時還能平衡帶寬、噪聲和功耗性能。對于設(shè)計(jì)人員而言，在使用這些精密設(shè)備時必須克服兩個設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：選擇最適合應(yīng)用的設(shè)備并充分發(fā)揮其性能潛力。后者需要理解其操作并正確應(yīng)用它，以免無意中否定其某些精確啟用屬性。對于設(shè)計(jì)人員而言，在使用這些精密設(shè)備時必須克服兩個設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)：選擇最適合應(yīng)用的設(shè)備并充分發(fā)揮其性能潛力。后者需要理解其操作并正確應(yīng)用它，以免無意中否定其某些精確啟用屬性。本文將介紹精密運(yùn)算放大器的作用和細(xì)微差別及其設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。然后，它將使用這些設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)來展示如何使用 Analog Devices 的示例解決方案來選擇和有效地使用精密運(yùn)算放大器。本文將介紹精密運(yùn)算放大器的作用和細(xì)微差別及其設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)。然后，它將使用這些設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)來展示如何使用 Analog Devices 的示例解決方案來選擇和有效地使用精密運(yùn)算放大器。精密運(yùn)算放大器的作用精密運(yùn)算放大器的作用具有精度可能較低的運(yùn)算放大器的大規(guī)模 IC 的吸引力在于，可以通過簡單地“校準(zhǔn)”運(yùn)算放大器的缺陷來確保傳感器通道性能。然而，這不僅耗時，而且傳感器及其通道前端很難準(zhǔn)確校準(zhǔn)，尤其是在系統(tǒng)投入使用后。要理解這一點(diǎn)，重要的是要了解精密運(yùn)算放大器的作用。具有精度可能較低的運(yùn)算放大器的大規(guī)模 IC 的吸引力在于，可以通過簡單地“校準(zhǔn)”運(yùn)算放大器的缺陷來確保傳感器通道性能。然而，這不僅耗時，而且傳感器及其通道前端很難準(zhǔn)確校準(zhǔn)，尤其是在系統(tǒng)投入使用后。要理解這一點(diǎn)，重要的是要了解精密運(yùn)算放大器的作用。精密運(yùn)算放大器主要用于應(yīng)變計(jì)、超聲波壓電換能器和光電探測器等傳感器之間，以捕獲它們的輸出信號，而無需加載脆弱的換能器輸出。然后運(yùn)算放大器準(zhǔn)確地將經(jīng)過調(diào)節(jié)的信號傳送到模擬信號鏈的其余部分，通常以模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 結(jié)尾。它們還用于模擬濾波器，在這些濾波器中它們不會扭曲或直流偏移感興趣的信號。精密運(yùn)算放大器主要用于應(yīng)變計(jì)、超聲波壓電換能器和光電探測器等傳感器之間，以捕獲它們的輸出信號，而無需加載脆弱的換能器輸出。然后運(yùn)算放大器準(zhǔn)確地將經(jīng)過調(diào)節(jié)的信號傳送到模擬信號鏈的其余部分，通常以模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 結(jié)尾。它們還用于模擬濾波器，在這些濾波器中它們不會扭曲或直流偏移感興趣的信號。在這些應(yīng)用中，運(yùn)算放大器的性能在時間、溫度和電源軌方面保持線性、可重復(fù)和穩(wěn)定是至關(guān)重要的。此外，在大多數(shù)情況下，它需要低噪聲（傳感器輸出或其他模擬信號通常非常?。⒃谡麄€頻譜上具有平坦的響應(yīng)、快速轉(zhuǎn)換且過沖和振鈴最小。在許多情況下，應(yīng)用由電池供電，因此運(yùn)算放大器需要在有源和靜態(tài)模式下消耗盡可能少的功率。在這些應(yīng)用中，運(yùn)算放大器的性能在時間、溫度和電源軌方面保持線性、可重復(fù)和穩(wěn)定是至關(guān)重要的。此外，在大多數(shù)情況下，它需要低噪聲（傳感器輸出或其他模擬信號通常非常小）、在整個頻譜上具有平坦的響應(yīng)、快速轉(zhuǎn)換且過沖和振鈴最小。在許多情況下，應(yīng)用由電池供電，因此運(yùn)算放大器需要在有源和靜態(tài)模式下消耗盡可能少的功率。單功能精密運(yùn)算放大器由標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器符號示意性表示（圖 1）。然而，這掩蓋了專用分立設(shè)備的復(fù)雜性。單功能精密運(yùn)算放大器由標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器符號示意性表示（圖 1）。然而，這掩蓋了專用分立設(shè)備的復(fù)雜性。圖 1：精密運(yùn)算放大器的原理圖符號與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器的原理圖符號相同，未給出此基本和關(guān)鍵前端信號處理器件的類別、性能或參數(shù)的指示。（圖片來源：Analog Devices）圖 1：精密運(yùn)算放大器的原理圖符號與標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器的原理圖符號相同，未給出此基本和關(guān)鍵前端信號處理器件的類別、性能或參數(shù)的指示。