運(yùn)算放大器電路超高精度電阻器的使用匹配和穩(wěn)定性的重要性

一些理想的運(yùn)算放大器配置假定反饋電阻顯示完美匹配。在實(shí)踐中,電阻的非理想性會影響各種電路參數(shù),如共模排斥比、諧波失真和穩(wěn)定性。

一個運(yùn)算放大器是一個直流耦合的高增益電子電壓放大裝置與一個微分輸入,通常是一個單端輸出。在這個配置中,一個pp放大產(chǎn)生一個輸出電位(相對于電路地面),通常比輸入終端的電位差大幾十倍。

精確放大器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADCS)的實(shí)際性能通常很難實(shí)現(xiàn),因為數(shù)據(jù)表規(guī)格具有理想的組件。仔細(xì)匹配的電阻器網(wǎng)絡(luò)使精確匹配的數(shù)量級比無匹配的離散組件更好,確保數(shù)據(jù)表規(guī)格的精密集成電路(IC)。

在用于電源解決方案的單片機(jī)集成電路的設(shè)計中,我們經(jīng)常利用精確匹配內(nèi)部組件的能力。例如,輸入的OPS-amps晶體管被精確地匹配,以提供低偏移電壓。如果我們不得不用離散的晶體管制造我們自己的電壓,我們會有30mv或更多的偏移電壓。這種精確匹配組件的能力包括芯片電阻。

圖1

轉(zhuǎn)換運(yùn)算放大器配置

集成微分放大器利用精密的芯片電阻匹配和激光修剪。這些集成電路的出色共模排斥依賴于精心設(shè)計的集成電路的精確匹配和溫度跟蹤。

使用成對(1:1比率)的芯片并放入密封的網(wǎng)絡(luò)包中,可以獲得顯著的跟蹤增益。使用溫度電阻系數(shù)(TCR)為0.05百萬/ O c在冷熱方面,兩個相鄰的芯片顯示在0.1百萬/ O C.為了獲得最好的跟蹤,有必要使用具有極低絕對TCR(稱為超高精度電阻)的電阻,這也有助于避免溫度梯度引起的并發(fā)癥。

匹配的電阻對大類微分電路的性能至關(guān)重要。這些比率之間的任何不匹配都會導(dǎo)致常見的模式錯誤。在這些電路中,cmrr是一個重要的指標(biāo),因為它表明了在輸出中會出現(xiàn)多少不需要的公共模式信號。由于這些電路中的電阻,可以使用下列公式計算出CMR:

CMRR=1/2(G+1)/ Δ R/R (whereas G = gain [amplification coefficient], and R = resistance [ohms])

在諸如電子掃描顯微鏡、血細(xì)胞計數(shù)設(shè)備和體內(nèi)診斷探針等精密醫(yī)療設(shè)備中,差數(shù)放大器的使用是至關(guān)重要的。

圖2

微分放大器

惠斯通橋(或電阻橋)電路可以在許多應(yīng)用中使用,今天,我們可以使用現(xiàn)代的OPS-AMPS,用惠斯通橋電路接口各種傳感器和傳感器到這些放大電路?；菟雇姌蛟陔娮与娐分杏性S多用途,除了比較未知電阻和已知電阻。惠斯通電橋電路只不過是兩個簡單的序列,即電壓供應(yīng)終端與地面連接的電阻的并行排列,當(dāng)平衡時,兩個平行分支之間的零電壓差。

惠斯通橋接電路具有兩個輸入端子和兩個輸出端子，它們由四個配置為類菱形排列的電阻器組成。這是惠特斯通橋的典型繪制方式。當(dāng)與運(yùn)算放大器一起使用時，惠斯通橋電路可用于測量和放大電阻的微小變化。與使用普通薄膜電阻相比，超精密電阻的使用使橋的平衡更加精確。所有四個電阻都是主動的，所以它們的匹配和穩(wěn)定性對于橋的平衡是非常必要的。Figure 3

Wheatstone Bridge Differential Amplifier

在發(fā)電站的智能電網(wǎng)電路測量中使用了平衡的惠斯通橋差動放大器。它們也用于太陽能轉(zhuǎn)換器,在那里轉(zhuǎn)換器的效率直接依賴于使用高度穩(wěn)定的電阻器的電阻橋的平衡。

精密和低噪音的光處理器通常用來控制來自傳感器的信號(例如:,溫度,壓力,光線)在它進(jìn)入ADC之前。在這樣的角色中,兩個特定的p放大規(guī)格對于良好的系統(tǒng)分辨率是至關(guān)重要的:輸入偏移電壓和輸入電壓噪聲。超高精度電阻的低偏移和噪音規(guī)格使設(shè)備成為傳感器接口和發(fā)射機(jī)的理想設(shè)備。

圖4

總結(jié)運(yùn)算放大方程:

總匯版放大器

圖5

數(shù)字轉(zhuǎn)換器

高精度電阻,供參考,也是最好的投入數(shù)字到模擬轉(zhuǎn)換器(DACS)。通過高精度匹配電阻的數(shù)字信號對輸出模擬信號產(chǎn)生較少的噪聲和失真。大型金屬箔技術(shù)噪聲水平為-40db,使此電阻技術(shù)成為高端音頻ADC/發(fā)援會電路作為參考和增益電阻的理想解決方案。在航空電子設(shè)備、軍事設(shè)備和空間設(shè)備(AMS)中,低噪聲的OPS-AMPS也是至關(guān)重要的,包括陀螺儀、GPS芯片組控制放大器和天線方向控制單元。