4月,在ADI公司舉辦的“放大電路設計,你最關心啥?”話題討論中,ADI資深專家,攜手數十位工程師共同探討,觀點大碰撞,激發智慧火花。在此,特別分享其中頗具參考性的觀點,大多是工程師們實際設計的經驗之談,可謂實實在在的干貨,也歡迎各位讀者留言分享你的感受。
網友Watzmann:我們關心共模電壓,0中頻架構要求ADC與運放采取直流耦合,合適的共模電壓可以避免因轉換電壓帶來的額外功耗。
網友SunRF :為什么低頻放大電路不太考慮最大功率輸出呢?
ADI專家對此回復:在低頻電路中,反向行波效應不明顯,主要考慮信號電壓以及電流。而在中頻及射頻應用中,由于反射的存在,要實現最大功率傳輸,還要考慮阻抗匹配的問題,否則導行電磁波會產生很大的反射。
網友skymid :關注什么指標,看應用在什么地方啦,我比較關注的是增益,帶寬和噪聲。因為我選擇的ADC一般用于ADC的前端驅動,為了使運放的噪聲和精度不影響ADC的 SNR等指標,需要根據ADC的輸入信號帶寬,有效位數等指標來確定運放的指標,所以要求選擇低噪聲高精度寬帶放大器,比如ADA4930是個不錯的選擇,anyway,沒有最好的,只有最合適的,應用不同,關注的重點就不同。
網友fangjinbiao:失調電壓,因為它傷過我的心
網友GuPeng:我最關心的是 失調電壓 帶寬 壓擺率和輸入輸出電壓范圍,選擇好了這些參數,一個電路基本就可以正常工作了。至于其他的參數:一般的運放共模抑制比至少有60dB,電源抑制比一般都有100dB;如果要求便攜式低壓工作,則要選擇輸入輸出軌到軌運放;如果在高速電路中,首先關注的就是帶寬和壓擺率;還有像輸入失調電流 輸出驅動電流 供電電壓范圍等參數都要根據實際的應用場合來選擇合適的芯片。
網友李鎮江:我覺得首要的還是電源的影響吧,以前做的板子電源部分處理不好直接影響到整個作品的效果。
網友Summer :以前做精密儀器的時候,選型時考慮的要素有:失調電壓以及其溫漂系數,輸入電流,噪聲頻譜,供電范圍,輸入范圍,輸出驅動能力,功耗。用的最多的是OP177和AD8629。
對于AD8629這種運放還得考慮輸入帶寬。一直對運放的SETTLING TIME存有疑問,發現運放負載RC選值會影響到ADC的精度,要改采樣時刻,這個細微的信號示波器又是觀察不到的,用的ADC(24BIT)如果采樣早 了就會讀值有差異。 現在告別了小信號測量這個領域,從事音頻、視頻相關的模擬設計,整個信號鏈路和信號放大電路還是相通的,比如CODEC就是DAC和ADC的功能,功放就 是運放,LINE TRANSCEIVER就是儀表放大器。現在不再考慮OFFSET、線性度這些設計要素,轉而對器件的SNR,信納比,THD這些動態指標關注較多,正在 學習中,ADIMTTUTORIAL和LINEAR CIRCUIT DESIGN HANDBOOK寫的不錯。
網友jiangxi0929:現在正在做I-V 小信號前置放大關心的
1)是電源供電方式,2)帶寬,3)偏置電流,4)噪聲等
網友1512787260:我所設計的比較關心增益,噪溫,帶寬。在放大器應用當中,基本都使用在前端射頻信號的放大,增益的有一點的要求,特別是噪溫,往往需要很好的噪聲溫度系數。當然在設計中,放大器的供電也很重要,電源設計的不合理會給信號放大帶來很多不確定的問題。
網友TLZme:作為前置放大部分,個人首先考慮 增益和 噪聲電平 兩個要求。經過前級放大,放大倍數足夠的情況下輸出的噪聲要盡量小。
網友kkfjenui:相對而言,我還是比較關心電源抑制比(PSRR)問題:隨著公司產品的升級,成本的節約,設備主板電源電流的量級要求的增加。最終用戶希望能延長電池使用時 間(即高效的DC/DC轉換過過程、使用效率的穩壓器)。然后實用當中與線性穩壓相比,開關穩壓器在電源線中產生更多的紋波
網友方紅敏:我比較關心失調電壓和共模抑制比,失調電壓對于采樣精度要求較高的場合還是很重要,誤差還是很大的。
網友changaibin:我對運放放大器指標最關注的是噪聲電平,因為數字電路、開關電源等常常會帶來不同程度的噪聲,從而干擾模擬電路部分(即是采取濾波等措施也不能完全消除),造成運放輸出的失真(尤其在運放輸入端為微弱的小信號時)。
網友maoshen:輸入共模范圍在后期開發產品應用環境,溫度,和外在emi有著相關聯的關系。
網友caobz:我最關心的是輸入阻抗、失調電壓、壓擺率。特別在對高電壓進行采樣時,分壓電阻阻值也就需要用很大的阻值,為防止運放本身的輸入電阻對放大倍數的影響,輸入 阻抗是必須考慮的因素;失調電壓直接影響輸出信號的偏差,特別在對交流信號進行處理后,造成正半周和負半周信號的幅度不相等;壓擺率直接影響信號相位滯后 的參數,對實時檢測信號單片機而言,更是顯得極其重要,如果信號經過運放放大后,輸出信號的相位滯后得太大,無疑對實時檢測系統來說是很嚴重的問題,特別 在閉環調節系統中,相位的滯后很可能造成調節系統的產生的振蕩現象。
ADI專家:為大家的觀點點個贊!很實在的分享!個人談談如何在眾多的放大器中選擇合適的芯片:首先可以通過供電電壓把選擇范圍降下來;帶寬、輸入輸出范圍、初始失調電壓、初始偏置電流、輸入噪聲等參數指標可以進一步將芯片的種類縮小。當然,在實際工程中,很重要的一點是性價比。
網友曾永龍:我最關心的是電源抑制比和失調電壓,就一般放大電路而言,電源沒處理好,很容易引入噪聲,使得輸出波形很雜,所以電源抑制比是很重要的,至于失調電壓,對于小信號放大就比較重要了。
網友dingranshiwo:您好!本學期我正在學習《傳感器原理》這門課程,所以對于最近的課程設計中,對我最重要的是共模抑制比。 原因如下:傳感器測量量比較微小的時候,高共模抑制比可以抑制傳感器輸出共模電壓,大大減少了干擾。尤其是巧妙地配合了半橋、全橋這樣的測量電路,使得電 路測量更加準確。謝謝。
網友sunny_adi:我很關心AC-PSRR和SR。在目前的設計中對其供電采用的是開關電源,故AC-PSRR會影響其失調電壓。對于高速應用中SR是很重要的參數,決定了最大輸入電壓參數。
網友green007:如果要求輸出幅直,就看軌到軌,壓擺率 如果是精密類,就看噪聲,失調 只知道這么多了。
網友hustei_ly:在最近項目用的運放里面要用某種探頭某種應用的采集圖像,一個探頭需要許多輔助電壓,所以用運放是來產生探頭所需的直流偏壓。設計的時候首先考慮的是噪聲電 平和電源抑制比,然后是失調電壓,帶寬(當然是希望盡量小)。因為整個板子是一個Boost升壓電路供電,雖然后面加了LDO,但是為了保證產生的偏壓符 合探頭需求,必須將供電輸出噪聲(也就是運放的供電電壓)嚴格控制,同時較高的PSRR可以對運放供電電源上的噪聲有一個很好的抑制,然后考慮的是失調電 壓,因為探頭偏壓是經運放放大產生的,電阻都是選用的1%精度的,以使放大的倍數更精確,從而使輸出電壓符合要求,如果失調過大,很影響輸出精度,所以對 運放的失調電壓也有很大的一個要求。最后還要注意下運放的帶寬,因為這里放大直流電平,所以對帶寬沒特別大要求,應選用盡量小帶寬的運放,高帶寬的運放更 容易引入噪聲。對運算的壓擺率、CMRR、R2R等沒有很大要求。
ADI專家adi_peng:主要還要看應用的領域,如果是小信號放大,比較關心輸入阻抗,偏流,噪聲,失調, CMRR, PSRR。但就個人而言最關心的還是增益帶寬積。
ADI專家ADI_Wei:是的,網友們說的都很全面了,不同的應用領域關注點不同,對于高精度的應用,噪聲、失調電壓可能是最關心的;對于高速的應用則需要關注帶寬、壓擺率、輸出電 流;對于弱電流檢測的應用,輸入偏置電流可能是最重要的,例如AD549偏流就比較小;對于高溫場合的應用,例如石油鉆井,高溫就是必要的了,如 AD8634;還有汽車電子,需要汽車級的……不管什么場合,信號的電壓輸入輸出范圍,誤差來源,封裝,價格,樣片提供等都是我們要考慮的。因此,很多時 候選擇一個合適的運放比選擇一個ADC更難。
網友wsdymg:對于不同的設計需要考慮的參數不一樣吧,不同的應用可能考慮的側重點不一樣,低壓應用中,比較關注軌到軌(R2R),在精確測量中比較關注失調電壓,在 高速應用中比較關注帶寬等,比如我現在做的電池管理系統對共模電壓就比較關注。
網友zachfly:確實與應用相關吧,我主要做視頻相關的,對于模擬信號,CMRR和PSRR太重要了,輕則干擾有條紋,嚴重時“白雪”飄飄。如果單純靠芯片抑制是很難實現 的,設計者必須對外部電路進行分析,加必要的外設電路進行濾波和旁路,至于噪聲電平,現在芯片抑制比已經做得很好了,只要保證輸入輸出設計得當,同時 PCB設計要特別注意,不要輕易與其他數字信號產生公共阻抗,沒想象的那么難。 作為應用工程師,選合適的芯片最重要了,其實上述提到的參數,芯片已經盡可能集成做到最佳了,基本有個概念的認識就可以了,不知道這是不是一種悲哀。
網友jianping:噪聲電平啊,音頻運放要求比較高,還有一個自勵振蕩,惱火得很。
ADI專家adi_susan:對于高精度的系統來講,噪聲和失調電壓的溫漂最重要了,因為溫漂系數很難校準得掉,因此一定要考慮。放大器的溫漂和噪聲可以等效為信噪比,從而換算成對應的 分辨率位數,這樣就可以確定ADC的分辨率了。如果放大器的性能指標沒有達到,即使系統中選一個24位的ADC也是沒有用 的。 另外,對于稍高信號頻率的應用,小信號帶寬和壓擺率是要分別考慮的。
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