标签: 模拟放大器

  作者：Michael Mock  德州仪器 本文转自德州仪器技术社区，原链接： http://www.deyisupport.com/blog/b/signalchain/archive/2014/02/20/vcm-vout.aspx     工程师们几十年来一直在努力理解神秘的共模电压 (V CM ) 与输出电压 (V OUT ) 比较图。尽管 V CM  与 V OUT  形状经常会因器件及设置配置的不同而不同，但最常见的形状则如图 1 所示。 随着 V CM  接近电源电压，内部运算放大器的输入／输出限制会限制器件的 V OUT  范围。因此，所应用 V CM  的输出摆幅通常取决于内部运算放大器拓扑、电源电压、增益以及参考电压。   图  1.  INA114   的共模电压与输出电压范围比较 图 1 中产品说明书图表的测试条件是 V S  = ±15V，V REF  = 0V。 很多应用都需要不同的工作条件，因此需要定制的 V CM  与 V OUT  比较图。精确的 SPICE 模型和  TINA-TI TM   测试电路可生成这些图表，获得更进一步的了解。 图 2 是一个  TINA-TI  测试电路，可生成  INA114  的 V CM  与 V OUT  比较图。您可在 这里 下载仿真文件。如果您还没有安装  TINA-TI 软件，可在 这里 安装。 图  2. 用于生成 V CM  与 V OUT  比较图的  TINA-TI   测试电路 “CM”源可生成一个 1Hz 共模信号，峰至峰幅度等于两个电源的整个范围。 “DM”源和两个非独立源 VCVS1 与 VCVS2 可生成由该器件放大的差分输入信号。我将“DM”幅值设定为 600mVpp，以防止输入明显超过电源电压。 为测试该器件的输出极限，我通过将 R1 设定为 1.02kΩ，选择 50V/V 的增益。通过 1 秒瞬态分析得出了图 3 中的图表。 图  3. V CM  与 V OUT  的瞬态分析 注意，随着 V CM  接近电源电压，V OUT  将接近零。为了使瞬态分析看起来更像产品说明书曲线，我使用后处理器的 XY 绘图特性绘制出了输出电压 (X) 与共模电压 (Y) 的比较图。图 4 中的图表表明：在这些测试条件下，仿真图表与  INA114  产品说明书曲线关系密切。   图  4.  INA114   的  TINA-TI   仿真图表（左）与产品说明书图表（右） 通过使用或修改该  TINA-TI  测试平台，不仅可快速评估 SPICE 模型 V CM  与 V OUT  特性比较的准确性，而且还可仿真改变工作条件的效果，如图 5 所示。 图  5. V REF  = 7.5V 时，V CM  与 V OUT  的仿真比较图 因此，下次您对仪表放大器感到困惑时，请务必考虑一下应用的工作条件如何影响器件的V CM  与 V OUT  比较图。