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观点大碰撞——放大电路,那些你我关注的设计要点

ADIForum 員工 在 2014-6-6 建立的討論區

4月,我们在论坛上推出了“有奖大讨论:放大电路设计,您最关心啥?”http://ezchina.analog.com/message/14112#14112的有奖话题讨论,吸引了数十位工程师网友的热烈讨论,ADI专家也参与点评。

 

这里,小编整理出其中颇具参考性的观点,分享给大家,里面不少是结合大家的实际设计的经验之谈,实实在在的干货,欢迎大家参考、欢迎继续讨论!

 

论坛网友Watzmann

我们关心共模电压,0中频架构要求ADC与运放采取直流耦合,合适的共模电压可以避免因转换电压带来的额外功耗。

论坛网友SunRF

为什么低频放大电路不太考虑最大功率输出呢?

ADI专家adi_susan(对网友SunRF 的回复)

在低频电路中,反向行波效应不明显,主要考虑信号电压以及电流。而在中频及射频应用中,由于反射的存在,要实现最大功率传输,还要考虑阻抗匹配的问题,否则导行电磁波会产生很大的反射。

论坛网友skymid

关注什么指标,看应用在什么地方啦,我比较关注的是增益,带宽和噪声。因为我选择的ADC一般用于ADC的前端驱动,为了使运放的噪声和精度不影响ADC的SNR等指标,需要根据ADC的输入信号带宽,有效位数等指标来确定运放的指标,所以要求选择低噪声高精度宽带放大器,比如ADA4930是个不错的选择,anyway,没有最好的,只有最合适的,应用不同,关注的重点就不同。

论坛网友fangjinbiao

失调电压,因为它伤过我的心

论坛网友GuPeng

我最关心的是 失调电压 带宽 压摆率和输入输出电压范围,选择好了这些参数,一个电路基本就可以正常工作了。至于其他的参数:一般的运放共模抑制比至少有60dB,电源抑制比一般都有100dB;如果要求便携式低压工作,则要选择输入输出轨到轨运放;如果在高速电路中,首先关注的就是带宽和压摆率;还有像输入失调电流 输出驱动电流 供电电压范围等参数都要根据实际的应用场合来选择合适的芯片。

论坛网友  李镇江

我觉得首要的还是电源的影响吧,以前做的板子电源部分处理不好直接影响到整个作品的效果。

论坛网友 Summer

以前做精密仪器的时候,选型时考虑的要素有:失调电压以及其温漂系数,输入电流,噪声频谱,供电范围,输入范围,输出驱动能力,功耗。用的最多的是OP177和AD8629。

对了,对于AD8629这种运放还得考虑输入带宽。一直对运放的SETTLING TIME存有疑问,发现运放负载RC选值会影响到ADC的精度,要改采样时刻,这个细微的信号示波器又是观察不到的,用的ADC(24BIT)如果采样早了就会读值有差异。 现在告别了小信号测量这个领域,从事音频、视频相关的模拟设计,整个信号链路和信号放大电路还是相通的,比如CODEC就是DAC和ADC的功能,功放就是运放,LINE TRANSCEIVER就是仪表放大器。现在不再考虑OFFSET、线性度这些设计要素,转而对器件的SNR,信纳比,THD这些动态指标关注较多,正在学习中,ADIMTTUTORIAL和LINEAR CIRCUIT DESIGN HANDBOOK写的不错。

论坛网友jiangxi0929

现在正在做I-V 小信号前置放大关心的

1)是电源供电方式

2)带宽 

3)偏置电流 

4)噪声等。。。。

论坛网友1512787260

我所设计的比较关心增益,噪温,带宽。在放大器应用当中,基本都使用在前端射频信号的放大,增益的有一点的要求,特别是噪温,往往需要很好的噪声温度系数。当然在设计中,放大器的供电也很重要,电源设计的不合理会给信号放大带来很多不确定的问题。

论坛网友   TLZme

作为前置放大部分,个人首先考虑 增益和 噪声电平 两个要求。经过前级放大,放大倍数足够的情况下输出的噪声要尽量小。

论坛网友kkfjenui

相对而言,我还是比较关心电源抑制比(PSRR)问题:随着公司产品的升级,成本的节约,设备主板电源电流的量级要求的增加。最终用户希望能延长电池使用时间(即高效的DC/DC转换过过程、使用效率的稳压器)。然后实用当中与线性稳压相比,开关稳压器在电源线中产生更多的纹波

论坛网友  方红敏

我比较关心失调电压和共模抑制比,失调电压对于采样精度要求较高的场合还是很重要,误差还是很大的。

论坛网友changaibin

我对运放放大器指标最关注的是噪声电平,因为数字电路、开关电源等常常会带来不同程度的噪声,从而干扰模拟电路部分(即是采取滤波等措施也不能完全消除),造成运放输出的失真(尤其在运放输入端为微弱的小信号时)。

论坛网友maoshen

输入共模范围在后期开发产品应用环境,温度,和外在emi有着相关联的关系。

论坛网友 caobz

我最关心的是输入阻抗、失调电压、压摆率。特别在对高电压进行采样时,分压电阻阻值也就需要用很大的阻值,为防止运放本身的输入电阻对放大倍数的影响,输入阻抗是必须考虑的因素;失调电压直接影响输出信号的偏差,特别在对交流信号进行处理后,造成正半周和负半周信号的幅度不相等;压摆率直接影响信号相位滞后的参数,对实时检测信号单片机而言,更是显得极其重要,如果信号经过运放放大后,输出信号的相位滞后得太大,无疑对实时检测系统来说是很严重的问题,特别在闭环调节系统中,相位的滞后很可能造成调节系统的产生的振荡现象。

ADI专家ADI_Eva

为大家的观点点个赞!很实在的分享!个人谈谈如何在众多的放大器中选择合适的芯片:首先可以通过供电电压把选择范围降下来;带宽、输入输出范围、初始失调电压、初始偏置电流、输入噪声等参数指标可以进一步将芯片的种类缩小。当然,在实际工程中,很重要的一点是性价比。

论坛网友     曾永龙

我最关心的是电源抑制比和失调电压,就一般放大电路而言,电源没处理好,很容易引入噪声,使得输出波形很杂,所以电源抑制比是很重要的,至于失调电压,对于小信号放大就比较重要了。

论坛网友dingranshiwo

您好!本学期我正在学习《传感器原理》这门课程,所以对于最近的课程设计中,对我最重要的是共模抑制比。 原因如下:传感器测量量比较微小的时候,高共模抑制比可以抑制传感器输出共模电压,大大减少了干扰。尤其是巧妙地配合了半桥、全桥这样的测量电路,使得电路测量更加准确。谢谢。

论坛网友sunny_adi

我很关心AC-PSRR和SR。在目前的设计中对其供电采用的是开关电源,故AC-PSRR会影响其失调电压。对于高速应用中SR是很重要的参数,决定了最大输入电压参数。

论坛网友green007

如果要求输出幅直,就看轨到轨,压摆率                                      如果是精密类,就看噪声,失调                                            只知道这么多了。。

论坛网友hustei_ly

在最近项目用的运放里面要用某种探头某种应用的采集图像,一个探头需要许多辅助电压,所以用运放是来产生探头所需的直流偏压。设计的时候首先考虑的是噪声电平和电源抑制比,然后是失调电压,带宽(当然是希望尽量小)。因为整个板子是一个Boost升压电路供电,虽然后面加了LDO,但是为了保证产生的偏压符合探头需求,必须将供电输出噪声(也就是运放的供电电压)严格控制,同时较高的PSRR可以对运放供电电源上的噪声有一个很好的抑制,然后考虑的是失调电压,因为探头偏压是经运放放大产生的,电阻都是选用的1%精度的,以使放大的倍数更精确,从而使输出电压符合要求,如果失调过大,很影响输出精度,所以对运放的失调电压也有很大的一个要求。最后还要注意下运放的带宽,因为这里放大直流电平,所以对带宽没特别大要求,应选用尽量小带宽的运放,高带宽的运放更容易引入噪声。对运算的压摆率、CMRR、R2R等没有很大要求。

ADI专家adi_peng

主要还要看应用的领域,如果是小信号放大,比较关心输入阻抗,偏流,噪声,失调, CMRR, PSRR。但就个人而言最关心的还是增益带宽积。

ADI专家ADI_Wei

是的,网友们说的都很全面了,不同的应用领域关注点不同,对于高精度的应用,噪声、失调电压可能是最关心的;对于高速的应用则需要关注带宽、压摆率、输出电流;对于弱电流检测的应用,输入偏置电流可能是最重要的,例如AD549偏流就比较小;对于高温场合的应用,例如石油钻井,高温就是必要的了,如AD8634;还有汽车电子,需要汽车级的……不管什么场合,信号的电压输入输出范围,误差来源,封装,价格,样片提供等都是我们要考虑的。因此,很多时候选择一个合适的运放比选择一个ADC更难。

论坛网友wsdymg

对于不同的设计需要考虑的参数不一样吧,不同的应用可能考虑的侧重点不一样,低压应用中,比较关注轨到轨(R2R),在精确测量中比较关注失调电压,在 高速应用中比较关注带宽等,比如我现在做的电池管理系统对共模电压就比较关注。

论坛网友zachfly

确实与应用相关吧,我主要做视频相关的,对于模拟信号,CMRR和PSRR太重要了,轻则干扰有条纹,严重时“白雪”飘飘。如果单纯靠芯片抑制是很难实现的,设计者必须对外部电路进行分析,加必要的外设电路进行滤波和旁路,至于噪声电平,现在芯片抑制比已经做得很好了,只要保证输入输出设计得当,同时PCB设计要特别注意,不要轻易与其他数字信号产生公共阻抗,没想象的那么难。 作为应用工程师,选合适的芯片最重要了,其实上述提到的参数,芯片已经尽可能集成做到最佳了,基本有个概念的认识就可以了,不知道这是不是一种悲哀。

论坛网友jianping

噪声电平啊,音频运放要求比较高,还有一个自励振荡,恼火得很。

ADI专家adi_susan

对于高精度的系统来讲,噪声和失调电压的温漂最重要了,因为温漂系数很难校准得掉,因此一定要考虑。放大器的温漂和噪声可以等效为信噪比,从而换算成对应的分辨率位数,这样就可以确定ADC的分辨率了。如果放大器的性能指标没有达到,即使系统中选一个24位的ADC也是没有用的。                                                                                                  另外,对于稍高信号频率的应用,小信号带宽和压摆率是要分别考虑的。

论坛网友 新用户

为什么我用PA02做功率放大做不了啊?都是根据芯片手册上给定的电路图,但还是不行。

ADI专家ADI_Wei

您好! 不太清楚PA02,如果是运放,运放做功率放大需要看输出的电流是否支持您的功率。

论坛网友 单增誉

我最关心的是您介绍的这些内容,在哪些本书中有通俗易懂的解释?

ADI专家ADI_Wei

您好!一般运放的基础书籍上都会有这些指标。但是,有些指标可能需要实际设计才会更深的体会到。这里也有一些关于运放的资料,供您参考:http://www.analog.com/en/amplifiers-linear/products/index.html

论坛网友 刘文龙

对精度要求高的时候更看重失调电压。

论坛网友BruceLone

增益、信噪比、电源、带宽、压摆率等。

论坛网友lark100

1、共模抑制比

                                                                         设计电压跟随器时,开环增益与共模抑制比同等重要。                               差动放大器输出信号中共模成分的大小不仅与所用运算放大器的共模抑制比有关,还与电阻匹配及闭环增益有关。
2、频率与增益
在直流和低频下,运算放大器的开环增益是常数。随频率的升高,开环增益下降。如果运用的频率太高,实际的闭环增益将低于理想值,产生一定的误差。
3、输入阻抗
在积分器、微电流放大器、峰值检波器等应用中,输入阻抗的影响不可忽视。在高频下,放大器的输入电容会使输入阻抗变得很小,此时应考虑它对增益的影响。
4、输出阻抗
放大器输出阻抗的大小决定了它的负载性能。闭环输出阻抗总要远远小于放大器的负载电阻,因此输出阻抗对增益的影响完全可以忽略不计。
5、偏置电流和输入阻抗。
对于大多数的运算放大器来说,偏置电流和输入阻抗有着密切的关系,因此如果偏置电流足够低,那么输入阻抗(差模和共模)就必定足够高。
6、转换速率
当闭环增益发生改变时转换速率会发生大幅度的变化,还会随电源电压和温度的变化而变化(温度上升,转换速率趋于下降)。在采用外部补偿的运算放大器中,通过外部补偿的方法可以得到比标准补偿大20倍左右的转换速率。转换速率大的响应快。

论坛网友zhangjsh

我主要做直流和低频系统所以更关心共模抑制比(CMRR),它直接影响系统的稳定性。轨到轨(R2R)有利于微小信号,可以得到较高的峰峰电压幅值。至于阻尼系数及失调电压考虑较少。

论坛网友huixianfxt

首先拿到运放应该关心的是其工作电压,这对于你的应用场合很重要。其次是轨到轨输入及输出,考虑到输入信号及输出信号的范围呢,然后对于检测电流的场合,关心的是偏置电流,失调电流和输入失调电压,应为这三者都可能引起输出失调电压的变化,从而影响你检测电流的精度(当然这里使用的跨阻型放大电路检测电流呢),当然在检测微小信号的时候,共模抑制比这个参数往往很重要呢,因为在检测微小信号时,往往会受到共模电压及一些噪声的干扰,小信号很可能淹没在噪声中呢。当然我们关心的不仅仅是这些,每一个细节都需要注意呢。忽略了共模输入范围,当超过这个范围是就达不到需要的结果呢。还有增益带宽积、压摆率、输入差模电压范围、电源噪声抑制比等等。。。总之这是需要全面考虑的,忽略任何参数可能会给你的设计带来麻烦,可能为以后的纠错工作带来困扰。

论坛网友muxl

我关心噪声电压与ADC量化噪声的关系,在工业检测和医疗高精度检测中,前级运放的动态、线性和噪声电压对后级ADC的量化能力至关重要。

论坛网友youzizhile

关注共模抑制比。 共模抑制比是差模电压增益与共模电压增益之比,常用分贝数来表示。KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB) 它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。其值越大 越好。

论坛网友KNOCKOUT

最关心共模抑制比(CMRR)和电源抑制比(PSRR),直接影响输出的精度和引入的噪声。特别在干扰源的使用环境下。

论坛网友南国轻舟

我只关心信价比,用一元的元件实现10元的电路效果!合理恰当的选择放大电路的外围电路是固有的放大器效果最优!
譬如:高增益(Gain)、低噪声(noise),尽可能增加抗干扰能力;失真(THD)小,频带(fbw)足够宽,转换速度(SR)合适,漂移小。

论坛网友jacob0110

我现在正在做APD,属于高速、小信号、高噪声,需要用到跨阻放大器、普通运放和全差动放大器,按顺序排的话,最关心的是:①共模抑制比(CMRR);②电源抑制比(PSRR);③轨到轨(R2R)。                                       求一本《高速设计技术》和《ADI模数转换器应用笔记》。

论坛网友blackhorse21

本人主要比较关心增益带宽积、等效输入阻抗、等效输入噪声、轨到轨输出能力的问题。医疗电子行业常常处理小信号,有时经过几级放大之后,前级的噪声问题就会很严重。输入阻抗也是十分重要的问题,直接影响到能否采集到正常的小信号。

论坛网友wangshi_8678

由于自己是做汽车电子里车载照明这一块的,平时用的运放对速度要求不是很高,一般几MHz就够了,但选运放时最关心的莫过于带宽、失调电压、失调电流、PSRR、CMRR等,另外由于运放一般是对电路中采样电阻上的电压进行小信号放大实现轨至轨等功能,以及运放做比较器用时的一些注意事项。

论坛网友hzqiu

说实话  ,上述指标都是关注的啦,只是要说最关心的是啥,还是要看具体应用的。对于高精度的应用,开环增益AVOL、失调电压Vos、失调电流Ios、偏置电路Ib、以及噪声等都是非常关注的指标项,而对于高速应用,带宽、GBP、SR等指标项就要多关注一点啦。 此外,针对具体的应用,还要看看温度范围、封装、价格等等。其实就个人观点,现在针对具体应用,主要的还是找到一个平衡点,找到性价比高的产品。而不是仅仅关注运放的某一项指标,而是综合地来看。

论坛网友KevinHO

失调电压+1,痛苦的回忆

论坛网友360898289@qq.com

比较关心的几点就是CMRR、轨对轨还有共模输入电压范围这几个参数,公司主要是压力传感器、变送器 之类的微弱信号,对于这些参数要求还是比较高的。

论坛网友polymen@163.com

我关心得是反应速度,运用运算放大器大部分是在传感器得信号处理,可靠性和反应速度都有不同要求

论坛网友466782061@qq.com

放大电路,关心的运放参数:  1、输入阻抗,通常毫伏信号都要求大的输入阻抗,大的输入阻抗可以减少传输线损。
2、电源抑制比,模块大多采用DC-DC隔离电源,除了一直电源噪声外,对运放的电源抑制比要求很高。
3、失调电压,一般运放都用双电源供电,所以对失调电压要求不是很高。
4、轨到轨,在一些低功耗的设计中会考虑使用轨到轨。

论坛网友wbq88

一直都在关注这些参数,我们在设计医疗设备产品时这些参数在我们选型前都是比较慎重的选择的。

论坛网友981948906@qq.com

在设计中其实考虑更多的是R2R.因为R2R容易实现更低电压,接近轨的摆幅,提供更宽的动态。

论坛网友 刘文龙

共模抑制比,影响其正常工作

论坛网友taishananyuan

还有一个比较常用关键参数压摆率。运算放大器的压摆率指其输出电压从一个电压值到另一个值的改变(或摆动)速度有多快。单位为V/μs。前置放大器中压摆率的计算公式为 SR = 2π × Fmax × Vp 其中Fmax为前置放大器需要支持的最高频率,Vp为运算放大器输出的峰值电压电平。              

论坛网友 京刚 袁 

阻尼系数,失调电压我觉得这两个参数比较重要。                                       阻尼系数是指放大器的额定负载(扬声器)阻抗与功率放大器实际阻抗的比值。阻尼系数大表示功率放大器的输出电阻小,阻尼系数是放大器在信号消失后控制扬 声器锥体运动的能力。 输入电压为零时,将输出电压除以电压增益,再加上负号,即为折算到输入端的失调电压。亦即使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压。VIO 是表征运放内部电路对称性或者反映了输入级差分对管的失配程度,一般Vos 约为(1~10)mV,高质量运放Vos 在1mV以下,最小可达1uV。 这两个参数影响运放电路是否可以正常工作,达到设计目的。                            这是我的一点小见解。

結果