• 2018-5-11

    如何以毫微功率预算实现精密测量 —— 第2部分:应用毫微功耗运算放大器帮助电流感应

    在本系列文章的 第一部分 ,我们讨论了直流增益中偏移电压(VOS)和偏移电压漂移(TCVOS)的结构,以及如何选择具有理想精确度的毫微功耗 运算放大器 (op amp),从而使放大后低频信号路径中误差最小化。在第二部分中,我们将回顾电流感应的一些基础知识,并介绍如何在提供精确读数的同时,利用运算放大器来实现系统功耗最小化。 电流感应 设计者通过将一个非常小的“分流”电阻串联在负载上,在两者之间设置一个电流感应放大器或运算放大器,实现用于系统保护和监测的电流感应。虽然专用的 电流感应...
    • 2017-12-11

    如何以毫微功率预算实现精密测量 —— 第1部分:毫微功耗运算放大器的直流增益

    作者: Gen Vansteeg - 2017年12月6日 运算放大器 (op amp)的高精度和高速度直接影响着功耗的量级。电流消耗降低则增益带宽减少;相反,偏移电压降低则电流消耗增大。 运算放大器的许多电子特性相互作用,相互影响。由于市场对低功耗应用的需求逐渐增大,如无线感应节点、 物联网 (IoT) 和 楼宇自动化 ,因此为确保同时满足终端设备性能优化及功耗尽可能低,了解各电子特性间的平衡至关重要。此系列博文包含三部分,在第一部分中,我将介绍在毫微功率精密运算放大器中关于直流增益的功率与性能表现的平衡。 直流增益 你也许还记得,在学校中学到的运算放大器的典型反相(如图1)和非反向(如图2)增益配置。 图 1 : 反相运算放大器 图 2...
    • 2017-8-30

    仪表放大器: CMRR,你偷走了我的精度

    仪表放大器,简称仪放,英文名叫做Instrument Amplifier,通常用于高精密低频信号检测,像温度,压力等电桥差分测量,电流取样,生物电等微弱差分信号放大。这些信号有共同的特点就是:差分信号,幅度较小,源阻抗较高,并且共模电压变化比较大。放大这些信号通常直流精度要求较高,失调电压,失调电流通常是我们关注的参数,然而还有一个非常重要的参数,CMRR,共模抑制比也会对仪表放大器的精度造成重要的影响。 共模抑制比,描述的是放大器共模电压的变化导致的输出电压的变化,通常使用dB值来描述。举个例子,比如80dB的共模抑制比,代表共模电压变化1V,输入失调电压变化0.1mV,如果放大1000倍,那么对应的输出失调电压将变化100mV。 其中 Vout 为输出失调电压;Vcm...
    • 2017-7-17

    您需要知道的CMRR——仪表放大器拓扑(第3部分)

    并不是所有架构造而平等。就像您不会选择一个单一工具来建造一个房子一样,您不应该假设所有 仪表放大器 (INA)在所有应用中都能发挥最佳效用。 共模抑制比(CMRR)和共模抑制(CMR)测量差分输入放大器(例如 运算放大器 或INA)抑制两个输入共用信号的能力。换言之,由于共模电压与数据手册中的规定不同,所以在输入端出现偏置电压。该偏移电压除了初始输入失调电压外,还通过器件或电路的差分增益放大! CMRR的技术定义是差分增益与共模增益的比值。通过改变输入共模电压并观察输出电压的变化进行测量。该变化值通过除以增益而被称为输入,并且被认为是输入偏移电压变化。 CMRR通常以分贝(dB)报告,以便于解释和比较。没有行业标准,且CMRR和CMR经常互换。 因是共模增益...
    • 2017-7-1

    您需要了解有关CMRR的信息——仪表放大器(第2部分)

    若您是运算放大器,您可能从未想过接纳 仪表放大器 (INA)。这是因为在关键应用中,如电流感应和传感器 信号调理 ,INA的功能更强大、性能更佳。INA也无需太多的外部援助,他们不会开环运行。但是,与 运算放大器 相比,它们并非具有多功能,通常更昂贵,所以不要放弃希望。 INA的一个关键功能是在存在大的共模电压和直流电位的情况下调节小差分信号。INA的设计旨在抑制共模电压(VCM),只能增益或调节差分电压(VDIFF)。通过共模电压传递给输出的误差由共模抑制比(CMRR)规范确定。图1定义了INA的共模电压,并显示了改变共模电压可能导致的参考输入误差电压。 图1:INA的共模电压的表示 INA是输入上具有高阻抗缓冲器的差分或减法器放大器的本质派生产品...
    • 2017-7-1

    您需要知道的CMRR——运算放大器(第1部分)

    我经常会想到共模抑制(CMRR),甚至在工作之余也会!我是一个狂热的高校橄榄球迷。当我周六在家看比赛时,我经常被我妻子或女儿的说话声打断,要求我做各种其他事情,如家务。我想尽办法来拒绝这种噪音,只专注于重要的信号...比赛。信号通过量及中断我看比赛的程度类似于 放大器 CMRR。 在真正谈论CMRR之前,必须先谈论共模电压。对于非反相配置的放大器,输入信号是共模信号。反相配置始终具有与输入信号无关的固定共模电压。放大器共模电压范围取决于设计,且用户需要确保其处于指定的工作范围内。 图 1 :显示反相和同相 运放 配置的共模电压 那么什么是CMRR?技术定义是差分增益与共模增益的比率,但这不能告诉我们过多的实际应用。共模输入电压影响输入差分对的偏置点。由于输入电路中固有的不匹配...
    • 2016-12-6

    基础知识:如何为运算放大器布设电路板

    在电路设计过程中,应用工程师往往会忽视印刷电路板(PCB)的布局。通常遇到的问题是,电路的原理图是正确的,但并不起作用,或仅以低性能运行。在本篇博文中,我将向您介绍如何正确地布设运算放大器的电路板以确保其功能、性能和稳健性。 我与一名实习生最近在利用增益为2V/V、负荷为10kΩ、电源电压为+/-15V的非反相配置 OPA191 运算放大器进行设计。图1所示为该设计的原理图。 图 1 :采用非反相配置的 OPA191 原理图 我指派实习生为该设计布设电路板,同时为他做了PCB布设方面的一般指导(即尽可能缩短电路板的走线路径,同时将组件保持紧密排布,以减小电路板空间),然后让他自行设计。设计过程到底有多难?其实就是几个电阻器和电容器罢了,不是吗?图2所示为他首次尝试设计的布局...
    • 2016-11-28

    如何布局仪表放大器的印刷电路板

    在 之前的博文 中,我谈到了布局 仪表放大器 (运放)印刷电路板 (PCB)的正确方法,并提供了一系列可供参考的良好布局实践。在本文中,我将探讨布局 仪表放大器 (INA)时常见的错误,然后展示INA正确布局的一个例子。 INA 用于要求放大差分电压的应用,如测量通过高侧电流感应应用中分流电阻的电压。图1所示为典型单电源高侧电流感应电路的原理图。 图 1 :高侧电流感应原理图 图1测量的是通过R SHUNT 的差分电压,R1、R2、C1、C2和C3用于提供共模和差模滤波,R3和C4提供U1 INA的输出滤波,U2用于缓冲INA的参考引脚。R4和C5用于形成低通滤波器,将运放给INA参考引脚带来的噪音降至最低。 虽然图1中的原理图布局看起来很直观,但却非常容易在PCB布局中出错...
    • 2016-11-16

    如何使用纳米功率EMI耐受型运算放大器改善IoT设计

    物联网(IoT)应用的设计者有两个主要关注点:管理电源以最大限度地延长电池寿命,并确保可靠的操作防止各种电磁干扰(EMI)。物联网革命将导致部设数十亿电池和线路供电的连接设备,其中包括许多无线设备。所有这些设备都在争夺同一频率频谱。这将产生越来越嘈杂的环境,其中电磁波从多个源辐射。自从引入无线设备以来,电磁信号的干扰已成为共享的未许可频谱的问题,但当操作中的设备的数量增加时,问题的重要性也随之增加。诸如烟雾探测器、有毒气体传感器和PIR传感器等具有无线能力的终端设备由于它们彼此相互作用,因此需要进行额外的辐射EMI测试,如图1所示。 图 1 :带有电磁波的无源红外( PIR )传感器和一氧化碳检测器 创建无线感测节点的竞争为EMI测试带来了一定程度的复杂性。系统设计人员需要仔细甄选部件...
    • 2016-6-21

    解读RF放大器规格:输出电压/电流和1dB压缩点

    这篇博文是非射频(RF)与射频放大器规格对比系列博文的第三篇。我在之前的两篇博文中讨论了 噪声 和 双音失真 。今天,我们将讨论一个同样重要的话题-放大器的输出限制。对于任何应用中的放大器,输出电压的摆动范围以及可供给负载的电流量都有一个限制。这些限制基本上由装置电源电压、输出级架构和工艺技术限制设置。大多数线性放大器包括一个阐述支持的最大和最小输出电压和最大电流的规范。 对于诸如低噪声放大器(LNA)、射频功率放大器(PA)和射频增益模块等射频导向型放大器而言,输出摆幅限制通常以1dB增益压缩点表示。随着线性和射频放大器的速度在诸如 LMH6401 增益放大器的现代高速放大器中彼此接近,了解这两种规范之间的关联,以及他们反映装置性能的方式很重要。 我们首先看一下最大规格方面的绝对输出电压和电流...