电路设计漫谈之 - 放大器漫谈

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(信息来源：EETOP BBS）

6 E. k8 ^% Z5 d0 J+ V" A这里的放大器严格意义上说应该是指的运算放大器。几家大的电路厂商高频低频，不同精度范围等等的运放器件包络万象。带来方便的同时也带来了选择的困惑。本文试图在某些侧面聊聊运放的一些话题。

6 }) G5 ^* ?1 L8 _1）CMOS还是BiPolar。
大家知道CMOS的输入级是电压型的器件。Bipolar是电流型的。记住这点就能推论出一些使用的规范。
    CMOS的输入电流极小，所以该类器件具有高的输入阻抗。适合高输出阻抗的信号源
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4 y# p2 e5 v+ I0 @7 l    同时CMOS由于是压控型的，所以对电压噪声敏感，对电流噪声不敏感。适合于电流型的信号源，比如光电二极管的初级放大单元。
    Bipolar相反，具有小的输入电压噪声。适合电压类型的传感器等。
6 w, I' F$ \8 r    从电压型和电流型也不难得出哪个的Ios大，那个的Vos大。
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& r* F/ J" e+ z3 `% p7 @2）电压反馈型（VFA)还是电流反馈型（CFA)
1 X% @6 q# s$ I! lVFA的增益带宽积是常数。增益和带宽只能tradeoff。但噪声小，精度高
* h! q- {- R& P" i: nCFA的增益和带宽只跟反馈电阻相关。适合宽带应用，但噪声大，精度不宜做高
4 y4 V% I$ O- ?8 g/ {& }4 cVFA适合平衡的差分放大。CFA的两个输入端阻抗差别很大，不适合差分放大。
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3）反馈电阻的选择
/ r; m: l6 T* N; x  t" V2 V负反馈放大器的增益只与反馈网络有关。所以100K/10K和1K/100的增益一样，带宽也应该一样。但如果功耗不是太紧张的话要选后者。
3 M" l5 Q- c4 t* |+ j. w& l; O2 O电阻大了热噪声就大。尤其那个反馈电阻Rf等效噪声的影响最大。从这抠出1-2dB的信噪比很容易。
另外反馈电阻也放大了Ios. OP输入两端的平衡电阻可以减少Ibias的影响，但减小Rf才能减小Ib+和Ib-不平衡的影响

4）CMRR PSRR
, j( W1 j: G9 u6 e1 M8 t$ b都是由输入Bias的不平衡引起。
( a9 l+ @! x- _& n8 ~PSRR在高频下减小的很快，所以高频的DC-DC转换噪声对放大器的信噪比影响很大。高频下干净的电源变得更重要。有时反而低频的电源噪声，选择比较大的PSRR芯片后反而较少影响。减小DC-DC电源噪声的一个有效方法是加个RC的smubber，比后面加一级LDO更有效。记得TI还是谁有片报告专门谈了这个方法。强烈建议使用。成本极低并且有效。
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5）小心RAIL-RAIL
一般现在为了获得好的动态范围都选择rail-rail型的器件。但要检查一下输出rail-rail型器件的输出电阻。这类器件一般输出阻抗较高。驱动重负载时反而由于Ro的分压影响达不到所需的范围。驱动容性负载时会在环路上增加一个极点，而影响放大器的稳定性。
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. l% V" _) b, l; ?' f6）放大器的相位裕度
一般要求45-60的相位裕度。相位裕度除了跟稳定性有关外还跟ring，过冲等有关。裕度越大ring和过冲越小，但牺牲了带宽。需要tradeoff。

1 ?5 ^6 r0 K, F  U! ?) a7）放大器的输入共模范围
单电源的放大器输入共模电压不能为负数，但可以放大负电压输入。在另一端加一个合适的正共模电压即可。

6 [& E8 L2 C- a8）参数的可信度
3 F, `* u) N4 Y9 Q' ^任何参数都是一个统计值。符合统计分布。
( t$ W8 n0 r' V/ Z" {* otypical的值都不可信。一般是1个sigma。最大最小值是按6个sigma测试的。设计时要用这个值。

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5 o( ?) p: o* s4 c8 ~0 U  ?9）布线是电路的一部分。电路板是电路中的一个重要元件。布线是电路设计的一部分。
& F) A4 O) ^' a) s1 h8 c9 _前几集漫谈上说到过。
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（待续）
! H9 V" N# `+ E$ H1 J, P/ `3 O前几集在这 1-12
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