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單電源運算放大器輸出不能實現軌對軌擺動

發布時間:2010-9-20 19:29    發布者:conniede
關鍵詞: 測試 , 單電源 , 電壓 , 放大器
采購員謹防:輸出擺幅達到最大值之前,線性就已經開始下降。

單電源運算放大器不能真正實現輸出的軌對軌擺動。接近軌時,放大器呈現出非線性。對線性工作,單電源放大器的輸出每軌都能達到50到300mV(圖1)。


單電源放大器,軌對軌輸出的廣告造成安全的錯覺。圖1顯示了驅動軌輸出時,典型單電源放大器的輸出擺幅。

在輸出擺幅達到最大值之前,放大器的線性就已經開始大幅下降,放大器輸出不能達到任何電源電壓

為使直流開環增益指標達到要求,只有假設放大器處于線性工作輸出范圍。直流開環增益用分貝表示為20 log(ΔVOUT/ΔVOS),其中VOUT為電壓輸出,VOS為輸入偏置電壓。驅動輸出為高時,VH為輸出直流開環增益測量的最大電壓。VOH為相對于輸出所能達到VDD的絕對電壓最大值。VL為輸出直流開環增益測量的最小電壓,VOL為輸出所能達到的絕對電壓最小值。VH小于VOH,而VL大于VOL。

從信號流的觀點看,運算放大器驅動ADC時,輸出限制軌對軌擺幅。圖2a中FFT圖顯示了5V系統中,放大器結合ADC對1KHz信號的響應。放大器典型的閉環帶寬約為3MHz,上升速率為2.3V/µsec。放大器輸出電壓在140 mV到4.66V擺動。在5V供電系統中,信號到電源的差距為140 mV。對這個放大器,VOL最小為比地電壓高15 mV,而VOH最大為VDD–20 mV。

圖2a通過顯示2、3、4kHz等頻率下的失真,說明了單電源供電的CMOS放大器輸出范圍的非線性。通過減少每個軌的放大器輸出信號到272 mV,在僅有ADC失真時數據理想。(圖2b)



使用單電源運放,要仔細閱讀手冊。一些單電源運放有輸出域電荷泵,允許放大器輸出擺動達到和超出供電電源軌。在任何情況下,務必要讀數據手冊和參考開環增益測試條件。
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