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精密运放的零漂移和宽电源及输入电压范围技术解析-模拟/电源

上一篇 / 下一篇  2018-01-17 11:40:54

在计算、通信及消费等常见的电子系统中,处理器/控制器、存储器、电源管理IC等往往是瞩目的焦点器件。与这些热门器件比较而言,运算放大器(运放)显得有些默默无闻。但实际上,运算放大器几乎是任何电子系统的幕后英雄,发挥着基础但又不可替代的作用。
 
运算放大器应用广泛,其产品类别众多,从功能/特性来看,运算放大器一般包括高速放大器、精密放大器及专用放大器等不同类型。精密运放(带宽低于50 MHz,失调电压<=1000 μV )是其中具有广泛应用、工程师接触最多的一个重要类别。运放的分类没有统一的标准,一般地,根据不同应用对运放不同参数的要求,我们可以大致分为低失调电压运放、低偏置电流运放、低噪声运放等。
 
运放是信号调理的关键部件,可以实现放大、缓冲、驱动、电平移位、有源滤波、I-V转换、V-I转换以及各种数学运算功能(加、减、积分、微分、乘除法等)。在不同的应用中,对功能的不同要求已经催生出许多不同类别的专用放大器,从而实现更高的性能,并简化了设计流程。这些高性能器件包括仪表放大器、电流检测放大器、差分放大器和可编程增益放大器。
 
对于精密放大器,多年来稳定前行并有望在2012年迅猛发展的两大关键趋势是:零漂移特性和更宽的电源电压及输入电压范围,本文将重点解析这两个重要技术特性及其相关的产品和应用。
 
零漂移放大器
在许多工业仪表和医疗应用中,传感器产生的输出电压通常很低,需要通过具有高增益和精密直流性能的信号调理电路进行调理。然而,运算放大器的失调电压、漂移和1/f噪声会引入误差,从而影响直流或低频、低电平电压的测量。因此,必须最大程度地降低运放的失调电压和漂移,消除1/f噪声,以实现最佳的信号调理。
 
零漂移放大器很好地实现了这些要求,能动态地校正失调电压使得失调电压大大降低,并重整噪声密度使1/f噪声消失。零漂移放大器最初用于预期设计寿命10年以上的系统,以及使用高闭环增益(>100)和低频(<100 Hz)、低幅度信号的信号链,适用于包括精密电子秤、医疗仪器、精密计量设备和红外/电桥/热电堆传感器接口的应用。另外,与标准放大器相比,零漂移放大器具有将近零的失调电压和更高的开环增益,较高的电源抑制比和共模抑制比。
 
几种经典零漂移放大器
零漂移放大器通常采用两种技术——自稳零或斩波,这两种技术各有其优缺点,适合不同应用。自稳零采用采样保持技术,由于噪声折回基带,其带内电压噪声较大;斩波使用信号调制和解调技术,具有更低的基带噪声,但在斩波频率及谐波处产生噪声频谱。ADI的零温漂运放有三代产品,采用的技术分别是:自稳零,自稳零+斩波,斩波+自动校正反馈环路,详见下表:
OK122   带宽150KHZ 低噪声运放
OK222   带宽1MHZ 低噪声 低静态电流
OK358   带宽1MHZ双运放
OK324  带宽1MHZ 四通道运放
OK522  带宽3.6MHZ   低噪声双运放 
OK622  带宽6.5MHZ 低噪声运放
OK722  带宽 10MHZ  低噪声双运放
OK8041  8042低静态功耗 单通道和双通道运放
OK8051  8052 带宽250MHZ 高速运放 单双通道
OK8551  8552 8554 高精密 零温漂 单通道 双通道运放

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