模拟电路之负反馈运放电路
基本概念就不赘述了，可以看书了解。分析运放电路的要点是理解和分析负反馈。
负反馈Auf = M * Auo/(1+ F * Auo)Auf：闭环增益。Auo：开环增益。F：反馈系数。假设输入为0时，加在ui- 和 ui+ 上的差模信号。F * Auo：环路增益。M：衰减系数。假设输出为0时，加在ui+ 和 ui- 上的差模信号。当环路增益远大于1时，此时为深度负反馈状态。Auf = M/F。负反馈对放大电路的影响：
- 提高增益的稳定性。
- 大幅提高上限截止频率。
- 大幅降低下限截止频率。
- 对输入电阻的影响。对于两输入一输出的运放电路，输入信号和反馈信号加载到同一个输入端，此为并联负反馈，否则为串联负反馈。串联负反馈增大输入阻抗，并联负反馈则减小输入阻抗。
- 输出电阻的计算。
- 降低失真度。
自激产生的条件
- 开环相位角 + 反馈相位角 = -180度。
- Auo * F > 1。
避免自激的方法
- 选择合适的增益。
- 尽量选择小的增益电阻。
- 减少杂散电容。比如避免敷铜，环路中不要使用电位器，尽量不要驱动大电容负载。
分析方法
- 方框图法。
- 虚短虚断法。
- 大运放法。
- 环路方程法。
虚短虚断法是在确保电路处于深度负反馈的基础上，利用运放两个输入端存在虚短虚断特点，快速分析负反馈放大电路的方法。用法简单，但是没有考虑运放的非理想特性，使用时要注意前提。
常用的电路
- T型反馈比例器。
- 差动放大器的使用。精密增益电路、电平移位电路、电流检测和电压流转换等。常用的型号如AD8275、AD8276等。
- 仪表放大器的使用。
- 压流变换器。小电流场合可以用howland压流变换器，大电流场合用三极管扩流。
- 电流检测电路。
运放的关键参数
- 输入失调电压。直流放大电路对这个指标要特别注意。
- 输入偏置电流。
- 输入失调电流。
- 等效输入失调电压。Uos_out = (Rg+Rf) * (Vos_max+2 * Ios_max * Rmatch) /Rg
- 输入电压范围。
- 输出电压范围。
- 共模抑制比。
- 开环电压增益。
- 压摆率。SR > 2 * pi * fH * Vmax 。
- 增益带宽乘积。
- -3dB 带宽。
- 满功率带宽。
- 至稳时间。
- 相位裕度和增益裕度。
- 电源电压抑制比。
- 热阻。
模拟电路之运放的噪声分析
噪声来源
- 运放自身的电压噪声。
- 电阻噪声。
- 电流噪声产生的电压噪声。
- 电源噪声。
- 空间电磁噪声。
- 地线环路噪声。
运放噪声的计算运放的白噪声电压 Un = K * sqrt(fb - fa)。运放的1/f 噪声电压 Un = C * sqrt(Hz) * sqrt(ln(fb/fa))电阻的热噪声
- 根据手册确定关键参数，比如单位增益带宽、C、K。
- 根据闭环增益确定上限截止频率 fHL。
- 确定fb = 1.57 * fHL。
- 确定等效输入噪声电压Un_i = sqrt(白噪声的平方 + 1/f噪声的平方 + 电阻热噪声的平方 + 其它)。
- 确定输出噪声Un_o = G * Un_i，G为闭环增益。
运放噪声的测量用示波器测量，有效值和峰峰值之间满足：Un_pp = 6.6 Un_rms。
模拟电路之滤波器
无源滤波器和有源滤波器
无源滤波器的优点：
- 受大电压大电流的限制较少。
- 超高频段有天生的优势。
- 一把比较比较便宜。
有源滤波器的优点：
- 可以实现较为复杂的滤波器。
- 可以轻松实现多级滤波器的级联。
- 对超低频率有天生优势。
- 计算更简单。
有源滤波器的实现方法
- 用运放组成的有源滤波器。
- 状态变量型集成有源滤波器。
- 开关电容滤波器。
滤波器的频率分析
一般采用S域求解传递函数，然后用 S = jw 代入，得到增益随频率变化的规律。
典型电路
- 一阶同相低通和高通滤波器。
- 一阶反相低通和高通滤波器。
- 一阶全通滤波器。
- 二阶SK型滤波器。
- 二阶MFB滤波器。
- 双运放窄带通。
- 文氏电路。
- 状态可变型滤波器。（TI的UAF42）
- Biquad滤波器。
- Flesisher-Tow滤波器。
- 椭圆滤波器。
注意事项
- SK型低通滤波器的高频馈通现象。
- 带宽选择，GBW > 100 * Am * fc * Qmax。
仪表放大器的使用注意事项
- 输入端不能承受高共模电压。
- 读懂钻石图。
- 必须有合适的输入端直流通路。
- 有REF的一定要提供低阻参考源。
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