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ADI技术指南合集第一版– 放大器
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更新于2023-06-08
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在AD8011问世以前,完全互补型二增益级CFB运算放大器未达到实用水平,因为其功耗 过高。AD8011采用一种专利第二增益级,由一对互补放大器(Q3和Q4)构成。注意,这对 放大器并未作为电流镜连接,而是作为接地发射极增益级连接。电流源(I1和I2)的详细设 计以及其各自的偏置电流是二级CFB电路成功的关键;它们可以使放大器的静态功耗保持 于低位,同时却能为快速压摆期间所需要的宽电流偏移按需提供电流。二级放大器的另一 个优势是其总带宽较高(功耗相同),这意味着较低的失真以及驱动较大外部负载的能力
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ADI 技术指南合集
第一版
放大器
tyw藏书
Bainter 陷波滤波器 ..........................................................................1
三运算放大器仪表放大器基本结构 ............................................3
二阶系统的运算放大器总输出噪声计算 ................................... 8
从低通到带通滤波器的转换 ....................................................... 11
从低通到带阻 ( 陷波 ) 滤波器的转换 .......................................14
从低通到高通滤波器的转换 ....................................................... 17
仪表放大器基础 ............................................................................. 19
仪表放大器桥式电路误差预算分析 ..........................................24
仪表放大器直流误差源 ................................................................26
仪表放大器输入 RFI 保护 ...........................................................31
仪表放大器输入过压保护 ...........................................................37
全波整流器 ......................................................................................42
全通滤波器 ......................................................................................45
切比雪夫响应 .................................................................................47
半波整流器 ......................................................................................59
单极点系统的运算放大器总输出噪声计算 .............................61
双 T 陷波滤波器 ............................................................................64
双放大器带通 (DABP) 滤波器 ....................................................65
双运放仪表放大器基本配置 ....................................................... 67
反相放大器 ......................................................................................72
反相求和放大器 ............................................................................. 73
反馈电容反馈电容对电压反馈 (VFB) 和电流反馈 (CFB)
型运算放大器的影响 ....................................................................75
四次 ( 双二阶 ) 滤波器 ................................................................. 79
在电压反馈 (VFB) 和电流反馈 (CFB)
运算放大器之间选择 ....................................................................81
多反馈带通滤波器设计示例 ...................................................... 87
多反馈滤波器 .................................................................................89
对数放大器基础知识 ....................................................................92
将运算放大器用作比较器 ...........................................................98
差分驱动器分析 ........................................................................... 104
差动放大器和电流检测放大器.................................................113
巴特沃兹响应 ...............................................................................119
放大器类型 ....................................................................................123
数字编程状态变量滤波器 .........................................................126
斩波稳定 ( 自稳零 ) 型精密运算放大器 ................................129
模拟隔离放大器 ........................................................................... 135
比较器 ............................................................................................141
滤波器中的 F0 和 Q ....................................................................148
状态变量滤波器 ........................................................................... 151
理想的电压反馈型 (VFB) 运算放大器 ...................................154
电压反馈型运算放大器的增益和带宽 ...................................160
电流反馈 (CFB) 运算放大器 .....................................................168
电流反馈运算放大器噪声考虑因素 ........................................ 174
精密 ADC 用差分驱动器 ..........................................................176
精密可变增益放大器 (VGA) ..................................................... 181
精密运算放大器 ........................................................................... 191
自稳零仪表放大器 ......................................................................195
补偿输入电容对电流电压转换器所用电压反馈和
电流反馈型运算放大器的影响.................................................198
贝塞尔响应 ....................................................................................203
运算放大器共模抑制比 (CMRR) .............................................206
运算放大器噪声 ........................................................................... 209
运算放大器噪声 ........................................................................... 216
运算放大器噪声关系:1/f 噪声、均方根 (RMS)
噪声与等效噪声带宽 ..................................................................226
运算放大器噪声指数:不要被误导 ........................................ 232
运算放大器失真: HD、 THD、
THD + N,IMD、 SFDR、 MTPR ...........................................238
运算放大器带宽和带宽平坦度.................................................246
运算放大器建立时间 ..................................................................252
运算放大器开环增益与开环增益非线性 ...............................256
运算放大器总输出失调电压计算 ............................................261
运算放大器电源抑制比 (PSRR) 与电源电压 .........................263
运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题 .................. 266
运算放大器输入偏置电流 .........................................................278
运算放大器输入和输出共模与差分电压范围 ......................283
运算放大器输入失调电压 .........................................................287
运算放大器输入阻抗 ..................................................................297
运算放大器输出相位反转和输入过压保护 ...........................300
采样保持放大器 ........................................................................... 309
高速 ADC 用差分驱动器概述 ..................................................330
高速可变增益放大器 (VGA) ..................................................... 339
高速电压反馈运算放大器 .........................................................348
高速电流反馈运算放大器 .........................................................358
目录
tyw藏书
1
One Technology Way • P.O. Box 9106 • Norwood, MA 02062-9106, U.S.A. • Tel: 781.329.4700 • Fax: 781.461.3113 • www.analog.com
Rev. 0 | Page 1 of 2
图1. Bainter陷波滤波器
R1 R2 R3
C1
R5
R7
R8
R4
NOTCH
OUT
I
N
10403-001
C2
R6
小型指南
MT-203
Bainter陷波滤波器
作者:ADI公司
Hank Zumbahlen
Bainter运算放大器陷波滤波器是一种简单的陷波滤波
器,也是一系列小型指南中描述的多种分立式电路
之一。
引言
BAINTER陷波滤波器简介
Bainter电路是一种简单的陷波滤波器(见参考文献部分),
它由简单的电路模块构成,带有两个反馈环路,如图1所
示。可以实现低通、高通和标准陷波响应。
图1中的电路有几种有趣的特性。陷波的Q并不像其他实现
方式一样是以元件匹配为基础的,而是只与放大器的增益
有关。因此,陷波深度不会随温度、老化和其他环境因素
而变化。虽然陷波频率可能变化,但陷波深度不会。另
外,元件灵敏度很低。
滤波器原理图
放大器开环增益为10
4
时,Q
z
> 200,可以实现正交调谐,
相互影响极小。R6调谐Q,R1调谐ω
Z
。改变R3的值会设定
ω
0
/ω
Z
比,结果产生低通陷波响应(R4 > R3)、陷波响应(R4 =
R3)或高通陷波响应(R4 < R3)。K1和K2的值分别设定陷波频
率以上和以下的增益。一般初始值为1。
有关Bainter电路的设计方程式如图2所示。
tyw藏书
2
Rev. 0 | Page 2 of 2
设计方程
图2. Bainter陷波滤波器设计方程式
参考文献
Bainter, J. R. "Active Filter Has Stable Notch and Response Can Be Regulated," Electronics, Oct. 2, 1975, pages 115 to 117.
Zumbahlen, Hank. Linear Circuit Design Handbook. Elsevier. 2008. ISBN: 978-7506-8703-4.
R1
R2
R3
C1
R5
R7
R8
R4
OUT
BAINTER NOTCH
I
N
C2
H (S
2
+ ω
Z
2)
S
2
+
S
ω
0
+ ω
0
2
Q
(R5 + R6)
R5 R6 C2
S
2
+
=
S +
V
OUT
V
IN
K1
2 Z Q k
K2
R4 R5 C1 C2
S
2
+K2 ×
K1
R3 R5 C1 C2
CHOOSE C1, R1, R7, K1, K2
C2 = C1 = C
k = 2 π F
O
C
R2 = K1 × R1
ω
Z
ω
0
2
Z =
R3 =
K2
2 Q k
R4 =
2 Q
k
R5 = R6 =
R8 = (K2 – 1) R7
R6
10401-002
©2012 Analog Devices, Inc. All rights reserved. Trademarks and
registered trademarks are the property of their respective owners.
MT10401sc-0-4/12(0)
MT-203
修订历史
2012年4月—修订版0:初始版
tyw藏书
3
MT-063
V
OUT
R
G
R1'
R1
R2'
R2
R3'
R3
+
_
+
_
+
_
V
REF
V
OUT
= V
SIG
•
1 +
2R1
R
G
+ V
REF
R3
R2
IF R2 = R3, G =
1 +
2R1
R
G
CMR ≤ 20log
GAIN × 100
% MISMATCH
CMR ≤ 20log
GAIN × 100
% MISMATCH
CMR ≤ 20log
GAIN × 100
% MISMATCH
~~
~~
~~
V
CM
+
_
+
_
V
SIG
2
V
SIG
2
A1
A2
A3
图1:三运算放大器仪表放大器
Rev.0, 10/08, WK Page 1 of 5
三运算放大器仪表放大器基本结构
指南
第二种常见的仪表放大器架构基于三运算放大器,显示于以下图1中。此电路通常称为三
运算放大器仪表放大器。
电阻R
G
设置此放大器的总增益。该电阻可以是内部、外部或(软件或引脚绑定)可编程电
阻,视仪表放大器而定。在此配置下,CMR取决于R3/R2与R3'/R2'的比率匹配。另外,共
模信号的放大因子为1,不受增益影响,(R
G
中不会出现共模电压,即是说其中不会流过共
模电流,因为运行正常的运算放大器的输入引脚之间不存在显著的电位差)。
由于A1-A2中的差分对CM增益比率较高,该仪表放大器的CMR理论上与增益呈比例变
化。大共模信号(A1-A2运算放大器余量限制以内)可在所有增益下处理。最后,鉴于这种
配置的对称性,输入放大器中的共模误差(若采样)常常被减法器输出级消除。这些特性使
得该三运算放大器仪表放大器配置能够提供最高性能,也是其大受欢迎的原因所在。
经典三运算放大器结构已经用于多种单芯片IC仪表放大器,包括业界标准AD620。除了三
个内部运算放大器之间的出色匹配,薄膜激光调整电阻还具有极佳的比率匹配和增益精
度,而且成本远远低于使用分立式精密运算放大器和电阻网络。AD620是单芯片IC仪表放
大器技术的很好范例。以下图2给出了简化器件原理图。
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