尊敬的 TI 高精度实验室：
我正在学习 TI 高精度实验室低失真设计第2部分。 我在这里有三个问题、希望有人能提供帮助。
(1)在第9页上、明显地说过 穿越区域运行将导致直流偏移变化、这将使信号失真并引入谐波。 但是、"交流参数漂移"的含义是什么？
(2)在第11页、讲师从共模电压范围的上带确定交叉区域、说交叉区域为 V- 2V。 我们如何确定交叉区域、这是否与上共模范围相同？
(3)在摘要页面第16页、为什么反相放大器具有低输入交叉失真、并且能够比同相放大器防止共模阻抗效应？
谢谢、
B.F
尊敬的 B.F.：
感谢您就有关低失真设计的 TIPL -运算放大器课程提出问题。 我对您的问题的回答如下。
在交叉区域中运行可能会影响各种参数、因此您必须检查特定器件的数据表以查看指定的内容。 例如、OPA192是一个表现出交叉失真的轨到轨输入 CMOS 放大器。 在数据表的第8页上、您可以看到噪声和 CMRR 是在各种 VCM 范围内指定的、因为行为在交叉点之后会发生显著变化。
在大多数情况下、有效输入共模电压范围超出交叉区域、例如上面的 OPA192示例。 TIPL 材料中的 OPA172示例是一个例外。 通常、要确定交叉区域发生的位置、请检查 CMRR 的测试条件、以查看是否在不同的 VCM 范围内指定了交叉区域(如上面的答案1中所示)、或检查数据表曲线以了解失调电压与共模电压之间的关系。 例如、OPA192数据表中的图13显示了交叉/转换区域发生在大约(V+)- 3V 至(V+)- 2V 之间。
3.反相放大器配置不会出现输入交越失真，因为其共模输入电压不变。 在此配置中、运算放大器的同相输入保持在固定电压(通常为 GND)、并且由于运算放大器的输入引脚是虚拟短路、因此反相输入保持在相同的电压。 由于运算放大器输入端的平均电压相同、因此共模电压相同、因此不会遇到共模影响。
此致、
Ian Williams
应用工程师
精密放大器
尊敬的 B.F.：
让我提供一些有关反相放大器与同相放大器上输入共模电压(VCM)行为的附加证据。
在增益= 1V/V 的同相放大器配置中、输入信号施加到同相运算放大器引脚 VIN+上。 由于电路采用单位增益、因此输出电压等于输入信号。 由于输出引脚 VOUT 和反相输入引脚 VIN-之间存在短路、因此 VIN-处的电压等于输出电压和输入信号。
如果输入信号为1Vpk 正弦波、则表示输出电压和 VIN-处的电压是相同的1Vpk 正弦波。 由于 VCM 被定义为 VIN+和 VIN-上电压的平均值、VIN+和 VIN-上的电压都等于输入信号、这意味着 VCM 等于输入信号。 这里是一个展示这一点的仿真电路。
您可以从仿真结果中看到、共模电压等于1Vpk 的输入电压。
将其与增益为-1V/V 的反相放大器电路进行对比 在此配置中、VIN+短接至 GND 或0V、因此根据运算放大器的基本特性之一、两个输入引脚是虚拟短路、因此 VIN-也连接至0V。 输入信号施加到输入电阻器 RI。
让我们看一下本例的仿真、同样在输入信号等于1Vpk 正弦波的情况下。
您可以看到、在本例中、VCM 等于约50uVpk。 对于理想运算放大器、该值为零、但实际运算放大器没有强制其输入达到完全相同电压所需的无限开环增益和带宽。 不过、50uVpk 的 Vcm 电平是同相电路中看到的1Vpk Vcm 的1/20000th。
希望我现在已经证明、输入共模电压 VCM 等于同相放大器电路的输入信号、并且大约等于反相放大器电路 VIN+处的恒定偏置电压。
更改 VCM 会影响共模阻抗的原因在 TIPL 视频的脚本中进行了说明、因此我建议您现在返回并重新观看视频、 但视频中提出的要点之一是、改变二极管上的反向偏置电压会改变其输入电容。
在 OPA192等 CMOS 放大器中、运算放大器的输入端有大型 ESD 保护二极管。 当运算放大器正常运行时、它们会反向偏置、并在运算放大器输入端产生一些共模电容。 更改 VCM 会更改这些二极管上的反向偏置电压、因此共模电容会发生变化。 对于 JFET 放大器、当改变 VCM 会改变输入 FET 栅极和运算放大器基板之间形成的二极管上的反向偏置电压时、会发生类似的现象。 最后、在双极放大器上、更改 VCM 会更改输入 BJT 基极和集电极之间形成的二极管上的反向偏置电压。
除了共模电容外、改变所有这些类型晶体管上的共模电压也会影响其电流增益(β)和偏置电流。 这看起来像是输入电阻的变化。
此致、
Ian Williams
