工程師眾議:運算放大器的偏置零漂等應用技巧
發布時間:2013-08-19 責任編輯:Cynthiali
【導讀】如何實現微弱信號放大?作為偏置的直流電壓是用電阻分壓好還是接參考電壓源好?如何解決運算放大器的零漂問題?……你對運算放大器的應用存在如下疑惑嗎?看看眾多工程師的解答吧!資深的工程師很多哦!
一、運算放大器的偏置設置
zaishuangdianyuanyunfangzaijiechengdandianyuandianlushi,gongchengshizaipianzhidianyadeshezhifangmianhuiyudaoyixieliangnanxuanze,biruzuoweipianzhidezhiliudianyashiyongdianzufenyahaohaishijiecankaodianyayuanhao?youdewang youjianyiyongcankaodianyayuan,liyoushijingdugao,ciwaihainengtigongjiaodidejiaoliupanglu,youdewangyoujianyiyongdianzu,liyoushichengbendierqiefangbian,duici,zhangshilongmeiyoutebiezhichuyonghezhongfangshi,zhishi 強調雙電源運放改成單電源電路時,如果采用基準電壓的話,效果最好。這種基準電壓使係統設計得到最小的噪聲和最高的PSRR。但若采用電阻分壓方式,必須 考慮電源紋波對係統的影響,這種用法噪聲比較高,PSRR比較低。
二、如何實現微弱信號放大?
傳感器+運算放大器+ADC+處chu理li器qi是shi運yun算suan放fang大da器qi的de典dian型xing應ying用yong電dian路lu,在zai這zhe種zhong應ying用yong中zhong,一yi個ge典dian型xing的de問wen題ti是shi傳chuan感gan器qi提ti供gong的de電dian流liu非fei常chang低di,在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,如ru何he完wan成cheng信xin號hao放fang大da?張zhang世shi龍long指zhi出chu,對dui於yu微wei弱ruo信xin號hao的de放fang大da,隻zhi用yong單dan個ge放fang大da器qi難nan以yi達da到dao好hao的de效xiao果guo,必bi須xu使shi用yong一yi些xie較jiao特te別bie的de方fang法fa和he傳chuan感gan器qi激ji勵li手shou段duan,而er使shi用yong同tong步bu檢jian測ce電dian路lu結jie構gou可ke以yi得de到dao非fei常chang好hao的de測ce量liang效xiao果guo。這zhe種zhong同tong步bu檢jian測ce電dian路lu類lei似si於yu鎖suo相xiang放fang大da器qi結jie構gou,包bao括kuo傳chuan感gan器qi的de方fang波bo激ji勵li,電dian流liu轉zhuan電dian壓ya放fang大da器qi,和he同tong步bu解jie調tiao三san部bu分fen。他ta表biao示shi,需xu要yao注zhu意yi的de是shi電dian流liu轉zhuan電dian壓ya放fang大da器qi需xu選xuan用yong輸shu入ru偏pian置zhi電dian流liu極ji低di的de運yun放fang。另ling外wai同tong步bu解jie調tiao需xu選xuan用yong雙shuang路lu的deSPDT模擬開關。
另有工程師朋友建議,在運放、電容、電阻的選擇和布板時,要特別注意選擇高阻抗、低噪聲運算和低噪聲電阻。有網友對這類問題的解決也進行了補充,如網友“1sword”建議:
- 1)電路設計時注意平衡的處理,盡量平衡,對於抑製幹擾有效,這些在美國國家半導體、BB(已被TI收購)、ADI等公司關於運放的設計手冊中均可以查到。
- 2)推薦加金屬屏蔽罩,將微弱信號部分罩起來(開個小模具),金屬體接電路地,可以大大改善電路抗幹擾能力。
- 3)對於傳感器輸出的nA級,選擇輸入電流pA級的運放即可。如果對速度沒有多大的要求,運放也不貴。儀表放大器當然最好了,就是成本高些。
- 4)若選用非儀表運放,反饋電阻就不要太大了,M歐級好一些。否則對電阻要求比較高。後級再進行2級放大,中間加入簡單的高通電路,抑製50Hz幹擾。
三、 如何解決運算放大器的零漂問題?
有網友指出,一般壓電加速度傳感器會接一級電荷放大器來實現電荷——電壓轉換,可是在傳感器動態工作時,電荷放大器的輸出電壓會有不歸零的現象發生,如何解決這個問題?
對此,網友“Frank”分析道,有幾種可能性會導致零漂:
- 1)反饋電容ESR特性不好,隨電荷量的變化而變化;
- 2)反(fan)饋(kui)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)未(wei)並(bing)上(shang)電(dian)阻(zu),為(wei)了(le)放(fang)大(da)器(qi)的(de)工(gong)作(zuo)穩(wen)定(ding),減(jian)少(shao)零(ling)漂(piao),在(zai)反(fan)饋(kui)電(dian)容(rong)兩(liang)端(duan)並(bing)上(shang)電(dian)阻(zu),形(xing)成(cheng)直(zhi)流(liu)負(fu)反(fan)饋(kui)可(ke)以(yi)穩(wen)定(ding)放(fang)大(da)器(qi)的(de)直(zhi)流(liu)工(gong)作(zuo)點(dian);
- 3)可能挑選的運算放大器的輸入阻抗不夠高,造成電荷泄露,導致零漂。
網友“camel”和“windman”還從數學分析的角度對造成零漂的原因進行了詳細分析,認為除了使幹擾源漂移小以外還必須使傳感器、纜線電阻要大,運放的開環輸入阻抗要高、運(yun)放(fang)的(de)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)要(yao)小(xiao),即(ji)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)漂(piao)移(yi),穩(wen)定(ding)直(zhi)流(liu)工(gong)作(zuo)點(dian)。但(dan)是(shi)反(fan)饋(kui)電(dian)阻(zu)太(tai)小(xiao)的(de)話(hua),也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)放(fang)大(da)器(qi)的(de)頻(pin)率(lv)下(xia)限(xian)。所(suo)以(yi)必(bi)須(xu)綜(zong)合(he)考(kao)慮(lv)!
而張世龍則建議,對於電荷放大器輸出電壓不歸零的現象,一般采用如下辦法來解決:
1)采用開關電容電路的技巧,使用CDS采樣方式可以有效消除offset電壓;
2)采用同步檢測電路結構,可以有效消除offset電壓。
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