運(yùn)算放大器積分電路設(shè)計(jì)圖文分享-KIA MOS管

積分電路 Integrator circuit

在運(yùn)算放大器積分器電路中，電容器插入反饋環(huán)路中，并在反相輸入端與R1一起產(chǎn)生一個(gè)RC時(shí)間常數(shù)。

積分電路

積分器電路根據(jù)電路時(shí)間常數(shù)和放大器的帶寬，在一個(gè)頻率范圍內(nèi)輸出輸入信號(hào)的積分。

輸入信號(hào)被施加到反相輸入，因此輸出相對(duì)于輸入信號(hào)的極性反相。理想的積分器電路將飽和到電源軌，具體取決于輸入失調(diào)電壓的極性并需要增加一個(gè)反饋電阻R2，以提供穩(wěn)定的直流工作點(diǎn)。反饋電阻器限制了執(zhí)行積分功能的較低頻率范圍。

設(shè)計(jì)須知

1.對(duì)于反饋電阻，請(qǐng)使用盡可能大的值。

2.選擇一個(gè)CMOS運(yùn)算放大器，以最小化輸入偏置電流的誤差。

3.放大器的增益帶寬積（GBP）將設(shè)置積分器功能的上限頻率。

集成功能的有效性通常在距放大器帶寬約十年的時(shí)間開始降低。

4.需要將一個(gè)可調(diào)基準(zhǔn)電壓連接到運(yùn)算放大器的同相輸入，以消除輸入失調(diào)電壓，否則較大的DC噪聲增益將導(dǎo)致電路飽和。具有非常低的失調(diào)電壓的運(yùn)算放大器可能不需要這樣做。

積分電路如下所示：

積分電路計(jì)算

積分電路輸出電壓Vout計(jì)算

如何設(shè)計(jì)

1、我們需要先設(shè)定電阻值，即就是上圖中的R1；

2、計(jì)算C1以設(shè)置單位增益積分頻率。

3、計(jì)算R2將下限截止頻率設(shè)置為比最小工作頻率低十倍。

4、選擇增益帶寬至少為所需最大工作頻率的10倍的放大器。

增益帶寬積

假設(shè)運(yùn)算放大器的增益帶寬積為1 MHz，它意味著當(dāng)頻率為1 Mhz時(shí)，器件的增益下降到單位增益。即此時(shí)A=1。同時(shí)說明這個(gè)放大器最高可以以1 MHz的頻率工作而不至于使輸入信號(hào)失真。由于增益與頻率的乘積是確定的，因此當(dāng)同一器件需要得到10倍增益時(shí)，它最高只能夠以100 kHz的頻率工作。

單位增益帶寬

單位增益帶寬定義為，運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下，將一個(gè)頻率可變恒幅正弦小信號(hào)輸入到運(yùn)放的輸入端，隨著輸入信號(hào)頻率不斷變大，輸出信號(hào)增益將不斷減小，當(dāng)從運(yùn)放的輸出端測(cè)得閉環(huán)電壓增益下降3db（或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號(hào)的0.707）時(shí)，所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率乘以閉環(huán)放大倍數(shù)1所得的增益帶寬積。

導(dǎo)數(shù)的運(yùn)算

因?yàn)槲覀冊(cè)诟叩葦?shù)學(xué)里面是先講到的導(dǎo)數(shù)相關(guān)運(yùn)算，再講述的是積分運(yùn)算。

積分的運(yùn)算

運(yùn)放芯片本身需要注意的參數(shù)

VOS 輸入失調(diào)電壓

輸入失調(diào)電壓定義為集成運(yùn)放輸出端電壓為零時(shí)。兩個(gè)輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓實(shí)際上反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對(duì)稱性。對(duì)稱性越好。輸入失調(diào)電壓越小。輸入失調(diào)電壓是運(yùn)放的一個(gè)十分重要的指標(biāo)，特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時(shí)。輸入失調(diào)電壓與制造工藝有一定關(guān)系。當(dāng)中雙極型工藝（即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝）的輸入失調(diào)電壓在±1~10mV之間。

IB 輸入偏置電流

運(yùn)放兩個(gè)輸入端偏置電流的平均值， 確切地說是運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)時(shí)流入輸入端的平均電流。用于衡量差分放大對(duì)管輸入電流的大小。

IOS 輸入失調(diào)電流

在零輸入時(shí)，差分輸入級(jí)的差分對(duì)管基極電流之差，II0＝|IB1－IB2|。用于表征差分級(jí)輸入電流不對(duì)稱的程度。通常，Ios為（0.5～5）nA，高質(zhì)量的可低于 1nA。

AOL 開環(huán)電壓增益

開環(huán)電壓增益參數(shù)Aol被定義為輸出電壓的改變量與兩個(gè)輸入端之間電壓該變量之比。

運(yùn)算放大器的靜態(tài)輸入指標(biāo)及動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)：輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流、共模抑制比、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率、壓擺率、輸入阻抗、輸出阻抗。

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