超简易方式入门CMOS运放

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说实话,我最怕的就是解决运放使用的问题,最喜欢的也是用运放解决问题,一个孩子送了我一些进口啤酒让我给他讲讲如何规避运放使用误区,我喝了后就开始胡说了。

选运放要在双电源供电和单电源供电方式下做出迅速决定,原则上讲所有的运放都可以单电源供电,只不过是信号地的问题制约了你,特别是目前的低功耗CMOS运放使得很多人认为双电源供电的运放落伍,实际不然,如果在运放应用初级阶段没什么把握建议从正负双电源供电的运放开始玩,成功率相对高。

运放应用设计是在速度与功耗,噪音与功耗,精度与速度的权衡中做出最佳决策,别去追求你不需要的性能指标,那样也是一种浪费。学习德国人用LM224做个跟随器做成的低通滤波器就是一门艺术手法。


单电源供电CMOS运放没有你想象的那样能随你所愿,电路上和双电源使用的运放没有任何区别。最起码它有时就是不输出0就够烦你,另外它要处理失调丝毫不那么简单,有AD的系统可千万别轻视失调对LSB的影响。

差动接法如果用单电源CMOS运放搭不一定工作正常,尤其共模抑制比等性能不好提高,有时还要防振荡。还有一点就是目前的5V供电CMOS运放由于有效作用范围变窄,噪音变得也就敏感多了。

基准使用时慎用运放添足,尤其做面对需要5V模拟的时候,下图中的让DA输出5V就要慎重选用,图中的运放是轨对轨的供电的CMOS运放,千万别忽视了5V供电的运放可没法输出5V的事实,哪怕50mv差距对基准来说麻烦来了,当然尺子不准了。

不是所有的运放都有“负轨” 的能力,很多单电源供电的运放的输入可以到-0.5V或更多,别忘好好看看datasheets,大多数CMOS单电源供电的运放真怕负的,而且坏得几乎没有什么觉察,没谱的情况下更要学会使用钳位电路,这太重要了,下图有时也要留着位置,使用一个封装内的双二极管,招数还有很多,不唯一不限制,但也要考虑负作用。

最后要隆重推荐一款产品。全球知名半导体制造商ROHM(总部位于日本京都)面向处理微小信号的光传感器、声纳及硬盘中使用的加速度传感器等需要高精度感测的工业设备应用,开发出业界顶级的低噪声CMOS*1运算放大器“LMR1802G-LB”。

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LMR1802G-LB融合ROHM的“电路设计”、“工艺”、“布局”三大模拟技术优势开发而成,是一款等效输入电压噪声密度(以下简称“噪声性能”)仅为市场流通产品(以下简称“传统产品”)的1/2左右(1kHz 时2.9nV/√Hz,10Hz 时7.8nV/√Hz)、低噪声性能具有绝对优势、传感器信号检测性能显著提升的运算放大器。另外,与低噪声性能呈矛盾关系的相位裕量和容性负载驱动也分别实现了业界顶级性能(相位裕量68°,容性负载500pF),还是一款具备业界顶级的低噪声性能,并具有卓越的稳定性(不易振荡,易于操作)的运放产品。这使得准确地放大仅几μV的电压也成为可能,非常有助于促进需要高精度感测的工业设备和家电发展。

<特点详情>

1.低噪声且更易用,业界顶级性能的低噪声CMOS运算放大器

新产品作为融合ROHM的“电路设计(差分输入级新电路)”、“布局(多年积累的模拟布局)”、“工艺(为了低噪声而优化)”三大模拟技术优势开发而成的低噪声CMOS运算放大器,等效输入电压噪声密度实现1kHz 时2.9nV/√Hz、10Hz 时7.8nV/√Hz,与市场流通品相比,噪声量仅为1/2左右,低噪声性能具有绝对优势。

另外,以往在追求运算放大器的低噪声性能时,存在相位裕量和容性负载特性恶化、容易振荡等电路设计方面的难题。而ROHM通过在运算放大器的差分输入级采用新电路,不仅实现了业界顶级的低噪声性能,还同时实现了业界顶级的68°相位裕量和500pF容性负载驱动。这使得传感器信号检测性能显著提升(例如提高至传统产品的2倍等),仅几μV的电压也可准确地放大,非常有助于以“高精度”为关键词的搭载传感器的设备实现更高性能。

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2.引发误差的输入失调电压和输入偏置电流也力求极小化

运算放大器当输入电压为0V时输出电压应为0V,不过因其结构方面的原因将产生失调电压而出现误差。另外,当传感器输出的阻抗较高时,如果运算放大器的输入偏置电流较大,则将影响到传感器输出电压。这两个特性作为导致运算放大器误差的主要因素,要求其值要尽量小。

新产品的输入失调电压仅为450μV(传统产品的1/4),输入偏置电流仅为0.5pA(传统产品的1/2),从减少误差的角度看也可实现高精度放大。

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