读《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器》之心得,持续更新
一楼:将运算放大器用作比较器
四楼:仪表放大器运用的陷阱
八楼:高边电流检测放大器
一、通用运放做比较器之,有运行速度限制、
因为多级放大电路中,由于需要相位补偿,所以一般会有工作频率限制。查询了几款产品框图,发现确实如此。如下图
1、通用运放--一般有至少三级【差分输入级,放大级,输出级】
2、比较器,通常只有两级,【差分输入级和输出级】
二、输入级别的钳位二极管
以前还真没注意过这个地方,因为我们用运放,都是工作在线性区域,而线性区域一般都需要引入负反馈,因此,我们会用到虚短和虚断的概念,这意味着同相反相输入端电压接近0V;
下文呢。求下文
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再次致敬TI应用专家Bruce Trump,看似简单的资料引起我们深入的思考。标题书名百度文库可以搜到,论坛里也有
同时,因为涉及到我未使用过的仪表放大器,还专门拜读了《共模抑制和仪表放大器》这篇文章,同样感谢作者。
二、 仪表放大器——可避免常见的设计陷阱
1、什么是仪表放大器
英文全程【The Instrumentation Amplifier】,缩写IA,百度给出的解释,实际就是多个运放的组合应用,特点是具有超高输入阻抗,极其良好的CMRR,低输入偏移,低输出阻抗,能放大那些在共模电压下的信号。
下图是典型的仪表放大器框图:
为了了解这章节的内容,专门初学了下仪表放大器;
a、仪表放大器唯一的目的——抑制共模分量。(尤其是有用的差分信号幅度远远小于共模电压时)
下图很好的展示了我们“共模抑制“的对象,如下图电桥接入仪表放大器同向、反向端,有直流电平约2.5V,这是共模直流电压,还有由于,有外部引入的共模噪声。从我个人理解,仪表放大器的主要抑制对象是”共模直流电压“;(望大家发表意见讨论)原因是:从仪表放大器工作频带来看,其工作带宽一般也就几百kHz,而引起这种外部的共模干扰很多是DCDC,而其基本往往都在400-800kHz,消费电子产品为了空间用小电感,频率甚至MHz级别开关电源。
b、仪表放大器的价格
这算是题外话,顺便了解了下,我用的比较多的4558双运放一般TI的也就5毛人民币左右,而TI的INA166要8个USD,比较便宜的AD620也要18RMB;本来我还想在产品中MIC差分接法中好好运用这个东西呢,看到价格傻眼了。也有人提出用自己用三个运放搭一个,不是不可以,但是在我阅读了《共模抑制和仪表放大器》后,其中有提及电堆成电阻网络的”失配率“(Mismatch)对CMRR的影响,有兴趣的可以深入研究讨论。
2、TI工程师担心提及的陷阱有那些
这一章节,TI的应用工程师所谓陷阱,就是在仪表放大器设计时忽略了”必要的输入偏置!“
反过来思考,其实就是要运放工作在线性放大区,避免出现”饱和“和”截至“!
因为差分输入端一般是三极管(双极型晶体管)或者场效应管,所以回归到元件基础知识,三极管工作在放大区,和场效应管工作在恒流区或叫饱和区【注意这里一定要注意,场效应管只有在恒流区或叫饱和区,才有Vgs对Id的电压控制电流作用,与运放的整体线性放大区是两个概念。】
那么此处的饱和应该是要区分的:
对于三极管,饱和区的特征是:发射结和集电结均处于正向偏执。偏执的目的就是让其工作在放大去。
对于场效应管,实际应该叫做可变电阻区,Id电流会随Vds电压升高而升高。而与Vgs无线性关系。
此外,除了饱和还有截至状态,这也是必要偏执的要求,AD623,增加一个PNP管,解决了过零截至问题。我觉得这个很巧妙!
以上抛砖引玉,大家交流啊!如有错误大家直接指正!
谢谢分享
那我也火钳流明。
能看懂多少算多少了。
三、高边电流检测放大器
在学习而来仪表放大器之后,突然想起去年做个的一个项目所用的高边电流检测放大器,TI_INA199,我觉的这个器件的使用,在直流共模电压抑制应用方面有一定的共性,所以总结了下;
1、首先来看下电路,电路设计目的是,为了满足苹果的电流认证(苹果要求其充电产品空载电压不高于5.25V,满载1A不低于4.75V;而最新的iphone6,甚至要求满载2.1A不低于4.7V),具体标准有些模糊,以上是大概数值。而一位的降低线路损耗(电阻压降)越来越难,于是想到了用“反馈补偿”的方法,在传统DCDC输出增加一个电流检测电路,电流越大,引入定量正反馈到DCDC FB脚,从而提高DCDC的输出电压来补偿线路损耗。
【图1 MP1584 车载最常用12V-5V DCDC】【量产电路】
【图2 INA199 高边电流检测放大器】【注意此电路只是调试状态,未量产验证】
2、几款常用的高边电流检测放大器
首先为什么是高边检测、而不是低边检测;低边检测价格便宜,实现更容易,但是存在一个影响负载地平面,引入地线干扰的问题,所以对于含有“系统”、“传感”或者“传感器”等电路的负载设备均需要使用高端电流检测电路(我最近接触到一款扫地机器人,电机的电流检测用的是低边电流检测,同时也相当于引入了负反馈。)。虽然现在集成线损补偿的电源芯片已经很多,但是成本也比较高。所以在某些场合这个产品应用还是很不错的。
接下来,我们来看看常见的几款高端电流检测芯片
【图4 INA199 框图和应用电路】---第一部分我的电路应用的该芯片。
【图5 MAX9937 框图和应用电路】
【图6 INA138 INA368框图和应用电路】
学习学习,谢谢分享!
受教啦。
学习学习,谢谢分享!
好东西,带看!
请问小编这个资料是在哪里找的?
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