1出牧、單電源的優(yōu)缺點(diǎn)
1.1掘宪、單電源系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)
系統(tǒng)單電源供電蛾扇,電源容易設(shè)計(jì),電源系統(tǒng)直接一個(gè)LDO就可以設(shè)計(jì)出工作電源魏滚。
有很多低電壓工作的軌對(duì)軌運(yùn)放型號(hào)屁桑,便于選型
CFB電流反饋型運(yùn)放,必須雙電源供電栏赴。VFB只能放大小于100KHz的信號(hào)。
1.2靖秩、單電源系統(tǒng)的“缺點(diǎn)”
????????處理交流信號(hào)需要“虛地”须眷,抬升參考點(diǎn),讓我的信號(hào)以參考點(diǎn)為主沟突,也就是在VCC和0之間的一個(gè)地方把交流信號(hào)疊加在偏置上花颗,系統(tǒng)低頻特性變差。還有就是處理是交流信號(hào)惠拭,電池供電電壓不高扩劝,比如鋰電3.7伏或者4.2伏或者系統(tǒng)可以升高到5V,比如我們常見的藍(lán)牙小音響职辅,藍(lán)牙小音響的功放也就是工作在5V棒呛,用鋰電升個(gè)5V出來(lái),5V如果給運(yùn)放供電的話域携,因?yàn)樘幚淼氖墙涣餍盘?hào)那它的動(dòng)態(tài)范圍很小簇秒,音頻信號(hào)的VPP值只能是到5V,一般我們把參考點(diǎn)選擇在2.5V秀鞭,也就是說(shuō)我的動(dòng)態(tài)范圍是2.5V(交流信號(hào)是對(duì)稱)趋观。
????????不外加調(diào)零電路的話無(wú)法輸出“0”
????????直流信號(hào)只能用同相輸入放大電路
????????動(dòng)態(tài)范圍小,一般電池系統(tǒng)要選擇軌對(duì)軌輸入或者軌對(duì)軌輸出運(yùn)放锋边,因?yàn)檫@類運(yùn)放輸出動(dòng)態(tài)范圍會(huì)大一些皱坛,非軌對(duì)軌運(yùn)放之前也說(shuō)過(guò),一般5V的話是到4V豆巨,差一點(diǎn)的話是到3.5V剩辟;那么輸出的話也一樣,大概距離電源軌會(huì)有1.5V的差,如果選擇這種非軌對(duì)軌的輸出的動(dòng)態(tài)范圍會(huì)更小抹沪。
2刻肄、雙電源的優(yōu)缺點(diǎn)
2.1、雙電源系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)融欧,不分交直流信號(hào)
????????信號(hào)以GND為參考點(diǎn)敏弃,容易設(shè)計(jì),系統(tǒng)設(shè)計(jì)估計(jì)會(huì)很少
????????可以輸出“0”
2.2噪馏、雙電源系統(tǒng)的“缺點(diǎn)”
????????產(chǎn)生負(fù)壓可選方案不多麦到,成本高,一般產(chǎn)品都是正電壓過(guò)來(lái)欠肾。需要個(gè)電源模塊才能產(chǎn)生負(fù)壓瓶颠,并且不可靠,還要做濾波處理刺桃,還要做負(fù)壓LDO粹淋,成本也不小,比較復(fù)雜瑟慈。
????????電源模塊產(chǎn)生
????????電荷泵產(chǎn)生桃移,需要做濾波,用一個(gè)磁珠和兩個(gè)對(duì)地電容組成一個(gè)π型濾波葛碧,用這種方式呢借杰,輸出的負(fù)電壓會(huì)盡可能的干凈些。但是因?yàn)殡姾杀玫尿?qū)動(dòng)能力(負(fù)載能力)不夠強(qiáng)进泼,一般來(lái)說(shuō)也就是100-200mA蔗衡,并且在200mA左右的時(shí)候它的壓降就比較大了。比如說(shuō)產(chǎn)生的負(fù)5伏乳绕,規(guī)格標(biāo)稱它的最大輸出是200mA的绞惦,那就可能說(shuō)你在拉200mA的時(shí)候,實(shí)際上負(fù)5伏已經(jīng)被拉到了負(fù)4伏刷袍,電壓變化還是蠻大的翩隧,市場(chǎng)上的運(yùn)放就是這樣的包括TI,美信的電荷泵。所以不能指望電荷泵能夠產(chǎn)生一個(gè)多強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力呻纹。
3堆生、輸入電壓范圍
????????實(shí)際上我們?nèi)暨x擇了規(guī)格標(biāo)稱是雙電源的運(yùn)放,我們也可以設(shè)置為單電源工作的雷酪,只是要注意它的輸入電壓范圍和輸出電壓范圍淑仆。
????????首先要注意它的輸入電壓范圍,就是距離負(fù)電源軌的差值哥力。如上圖規(guī)格書中標(biāo)稱的蔗怠,最小值距離負(fù)電源軌有3.5伏的差異墩弯。
那么改成單電源之后,不管我是30伏還是單5伏的供電寞射,那么我的輸入電壓范圍一定要從3.5伏開始了渔工,也就是信號(hào)低于3.5伏它是不識(shí)別的,這一點(diǎn)一定要注意桥温,就是我的輸入電壓一定要在IVR范圍內(nèi)(輸入電壓范圍)引矩,它距離負(fù)電源軌的差值一定要小心,一定要看好規(guī)格書它給出來(lái)的是多少侵浸。這也就限制了它使用的場(chǎng)合旺韭。所以說(shuō)有些雙電源的運(yùn)放還不如使用單電源供電。如下圖
4掏觉、輸出動(dòng)態(tài)范圍
????????那么輸出動(dòng)態(tài)也是一樣的区端,規(guī)格書上可以看出它的輸出距離電源軌也有一定的差值,如下圖澳腹。但是有些運(yùn)放是軌對(duì)軌輸入輸出的织盼,輸出動(dòng)態(tài)范圍和輸入動(dòng)態(tài)范圍都到電源軌的話就不存在這個(gè)差值了,那就可以很方便的給它用于單電源供電酱塔。
????????所以說(shuō)運(yùn)放用于單電源供電的時(shí)候悔政,我們唯一要注意的就是它的輸入動(dòng)態(tài)范圍和輸出動(dòng)態(tài)范圍。從上邊四張圖我們可以很方便的看出來(lái)延旧,對(duì)于他們的“地點(diǎn)”應(yīng)該注意哪些事項(xiàng)。
5槽地、單電源LDO供電
????????單電源供電系統(tǒng)用LDO給OPA供電
????????LM78xxPSRR性能不佳迁沫,最好要高輸入耐壓的LDO
????????那么在單電源運(yùn)放系統(tǒng)里我們就建議使用LDO供電了,傳統(tǒng)上我們用到的LM7805捌蚊、LM7809集畅、LM7812這些,這個(gè)器件雖然說(shuō)很古老缅糟,也用的很廣挺智,但是它的電源紋波抑制比性能不好。他只有20-30個(gè)dB的PSRR值窗宦,尤其它的頻率高一點(diǎn)赦颇,它的PSRR降的就很厲害。那么這個(gè)器件不到萬(wàn)不得已赴涵,成本沒(méi)有達(dá)到那么極致的要求的話媒怯,最好不要用。因?yàn)檫@種高輸入耐壓的LDO比較普遍髓窜,像TI扇苞、和泰欺殿、盛邦威都有這種高輸入耐壓的LDO。在LDO設(shè)計(jì)當(dāng)中我們會(huì)推薦下邊的電路鳖敷,如圖:
????????畢竟電容很便宜脖苏,輸入輸出還有BP腳一定要接個(gè)電容,尤其是BP腳定踱,它可以提高幾個(gè)dB的PSRRR值棍潘,而且這幾個(gè)電容一定要盡量靠近我們的管腳,電容放遠(yuǎn)了實(shí)際上是沒(méi)有作用的屋吨。
6蜒谤、“虛地”設(shè)計(jì)
????????另外一個(gè)單電源供電比較重要的一點(diǎn)——虛地。
主要是針對(duì)交流信號(hào)至扰,要用“虛地”來(lái)抬升參考點(diǎn)鳍徽,通常取VCC/2(用這個(gè)位置的好處就是使的動(dòng)態(tài)范圍盡量的大,因?yàn)槲覀兊慕涣餍盘?hào)是對(duì)稱的嗎敢课,我們選擇一半的話它的正半部分和負(fù)半部分的動(dòng)態(tài)范圍都可以大一點(diǎn)阶祭,當(dāng)然這個(gè)是針對(duì)軌對(duì)軌輸入軌對(duì)軌輸出的運(yùn)放。如果是非軌對(duì)軌輸入非軌對(duì)軌輸出的就不能選在VCC/2了直秆,如果選擇VCC/2的話它的正半周動(dòng)態(tài)范圍就會(huì)小很多濒募,比如說(shuō)我們常見的LM358,它的輸入和輸出都只是VCC-1.5圾结,比如我5伏供電瑰剃,輸出只能是0-3.5伏,輸入也是0-3.5伏筝野,這時(shí)如果設(shè)置在VCC/2的偏置電壓晌姚,那就是2.5伏,2.5-3.5它的范圍只有1伏歇竟,而負(fù)半周就是0-2.5挥唠,這個(gè)正半周和負(fù)半周明顯不一樣了,而交流信號(hào)又是對(duì)稱的焕议,所以你的交流信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍就受限于正半周宝磨,只有1伏的動(dòng)態(tài)范圍,也就是你交流信號(hào)的VPP值只有2伏,這是很不劃算的一個(gè)設(shè)計(jì)了,那么這是我們可以根據(jù)運(yùn)放的特性來(lái)設(shè)置合適的虛地草描;比如說(shuō),我們知道LM358芯片輸出動(dòng)態(tài)范圍就在3.5腌紧,那我就可以設(shè)置在1.7伏的偏置電壓,也就是說(shuō)的虛地設(shè)置在1.7伏畜隶,兩個(gè)分壓電阻(圖中的R)就可以合理的進(jìn)行搭配一下壁肋,使VOUT端產(chǎn)生1.7伏的偏置電壓号胚,這時(shí)候就可以盡量的利用運(yùn)放輸出的動(dòng)態(tài)范圍了。)浸遗,當(dāng)然也可以根據(jù)運(yùn)放輸出特性取其它值猫胁。也就是我的交流信號(hào),原來(lái)是0為參考跛锌,那么通過(guò)虛地我們把它抬升到我們知道的值為參考弃秆。
????????同時(shí)我們可以看著,這個(gè)電路與我們之前看到的低通一階濾波電路很相近髓帽,輸入端的電阻和電容形成了一個(gè)RC低通濾波菠赚,也就是用運(yùn)放組成的有源低通濾波。電阻這里我們不可能設(shè)置的太大郑藏,VCC經(jīng)過(guò)R分壓電阻流下來(lái)的電流要能遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于IB(大部分運(yùn)放的IB都在pA級(jí)衡查,當(dāng)然也有nA級(jí)的)所需要的電流,也就是讓它們處于不同的數(shù)量級(jí)必盖,并且是相差越大拌牲,誤差就越小,也就是對(duì)分壓電阻的影響就越小歌粥。而電容我們可以適當(dāng)?shù)脑O(shè)置的大一點(diǎn)塌忽,因?yàn)檗D(zhuǎn)折頻率點(diǎn)不是1/2πRC,如果電阻按照100K—510k來(lái)計(jì)算就可以了失驶,比如說(shuō)電阻我們?nèi)?10K來(lái)算那么電容就可以選擇更大一點(diǎn)土居,因?yàn)殡娙葸x擇更大一點(diǎn)才能使轉(zhuǎn)折頻率點(diǎn)更小,我們的目的是得出來(lái)一個(gè)干凈的虛地(干凈的偏置電壓點(diǎn))嬉探,讓它盡可能干凈讓交流信號(hào)疊加上去装盯,所以我們這里的電容通常選用到10uF,當(dāng)然也可以選更大的22uF甲馋,再大的話體積有一點(diǎn)麻煩,像10uF的0603就可以了迄损。
7定躏、單電源基本運(yùn)放電路
????????那么下面我們來(lái)看下單電源工作下的運(yùn)放電路。這里把它們分為直流信號(hào)放大電路和交流信號(hào)放大電路芹敌,因?yàn)樵趩坞娫垂ぷ飨拢ㄎ覀儎偛盘岬降奶摰厝叮饕轻槍?duì)交流信號(hào)的),如果是直流信號(hào)再增加虛地的話氏捞,后期采集電路會(huì)很麻煩碧聪。
7.1、單電源直流信號(hào)放大電路
說(shuō)明:?單電源供電指的是12伏以內(nèi)的系統(tǒng)
????????飽和:輸出大于了電源軌(供電電壓)
????????運(yùn)放輸出不可能超出電源軌的液茎,即便某些運(yùn)放里做了電荷泵逞姿,一般電荷泵都產(chǎn)生負(fù)壓辞嗡,而不會(huì)產(chǎn)生高于自身的電壓,在運(yùn)放內(nèi)部做電荷泵升壓的還沒(méi)有見到過(guò)滞造;只有在運(yùn)放內(nèi)部利用電荷泵產(chǎn)生負(fù)壓的運(yùn)放续室,也就是你這運(yùn)放單電源供電,那么使運(yùn)放工作于雙電源下谒养,這個(gè)時(shí)候它的輸出還是不可能超過(guò)它的供電電壓挺狰,也就是說(shuō)它可以輸出負(fù)壓,負(fù)壓可以達(dá)到它的VCC买窟。
受制于工作電源丰泊,輸出在0V以上,故單電源下放大電流信號(hào)只能用同相輸入放大電路始绍。所謂的同相是輸入信號(hào)的相位和輸出信號(hào)的相位是相同的瞳购。同相輸入端和輸出端內(nèi)部都有個(gè)保護(hù)二極管(同相對(duì)VCC,反相對(duì)GND/VSS),所以在同相輸入的時(shí)候疆虚,信號(hào)輸入范圍就有限制了苛败,只能是在0V以上。并且很多規(guī)格書上都會(huì)寫(單電源供電的運(yùn)放)我的VCM范圍是什么径簿,通常我們的運(yùn)放都會(huì)標(biāo)注出來(lái)-0.1V也就是說(shuō)你輸入0V罢屈、-0.1V是沒(méi)問(wèn)題的。并且極限參數(shù)也會(huì)給出來(lái)(+-0.3V)篇亭,也就是說(shuō)當(dāng)我5V供電缠捌,我的輸入端能夠承受的(軌對(duì)軌運(yùn)放)范圍就是-0.3V—+5.3V,所以說(shuō)我們?cè)谕噍斎脒@里一般都是在0V以上译蒂,比如采集lowside的電流檢測(cè)曼月,負(fù)載過(guò)來(lái)一個(gè)采樣電阻到地,Vi就是取在這個(gè)采樣電阻上邊柔昼,電流經(jīng)過(guò)采樣電阻之后呢就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電壓哑芹,這個(gè)電壓就會(huì)給到我們這個(gè)運(yùn)放系統(tǒng),做一個(gè)放大捕透,然后給到后級(jí)的ADC去采集聪姿。采用同相放大時(shí)候呢我們可以做個(gè)濾波,低通濾波(一階低通濾波)乙嘀。這個(gè)電路上有個(gè)R4末购,這個(gè)電阻干啥用的呢?防止運(yùn)放的輸入浮空虎谢。比如說(shuō)我做lowside電流采集的時(shí)候盟榴,當(dāng)沒(méi)有電流流過(guò)的時(shí)候,采樣電阻上是沒(méi)有電流的婴噩,沒(méi)有電流就意味著沒(méi)有電壓擎场,理論上應(yīng)該說(shuō)是0羽德,可是有的時(shí)候呢,它的負(fù)載下邊不是接的地顶籽,比如說(shuō)接到一個(gè)電容(容性負(fù)載)上玩般,這個(gè)時(shí)候Vi有可能就懸空了,那我這個(gè)R4是給他一個(gè)固定的下拉礼饱,就是為了防止它浮空坏为,就是在任何情況我的輸入是沒(méi)有賦空的,即便Vi沒(méi)有輸入那我也沒(méi)有浮空镊绪。為什么不允許浮空呢匀伏,因?yàn)檫\(yùn)放的輸入阻抗非常高,如果Ib是pA級(jí)的話蝴韭,輸入阻抗是1012的樣子够颠,這個(gè)時(shí)候如果前段輸入是浮空的,很小的一個(gè)擾動(dòng)就進(jìn)入到運(yùn)放了榄鉴,進(jìn)入運(yùn)放因?yàn)槭歉】章哪ィ@個(gè)信號(hào)呢可大可小,那就無(wú)法判斷了庆尘,經(jīng)過(guò)我的放大哪怕是幾十倍的放大都有可能輸出是飽和的剃诅,尤其是發(fā)生在上電瞬間的時(shí)候就可能導(dǎo)致我的Vout輸出就是飽和的,或則是震蕩的驶忌,多數(shù)情況下是飽和的矛辕,可能會(huì)誤觸發(fā)我后邊的檢測(cè)系統(tǒng),那么有這個(gè)R4即便上電過(guò)程中我們也能保證同相輸入端為0付魔,因?yàn)槭窍吕娮鑶崃钠罚柚悼梢赃x在500K-1M之間(當(dāng)然是根據(jù)運(yùn)放的Ib來(lái)選的,如果運(yùn)放的Ib是pA級(jí)的那你用1M是沒(méi)什么問(wèn)題几苍,如果是nA(LVM358250nA-500nA)的話翻屈,這時(shí)候R4取1M的就不合適了,因?yàn)楦斎胱杩挂呀?jīng)是一個(gè)級(jí)別了)妻坝。
????????C1啟到了相位補(bǔ)償?shù)淖饔蒙炜簦覀內(nèi)?0pF~2000pF,這個(gè)值不能取太大惠勒,取太大會(huì)造成延時(shí)非常大,那么R3爬坑,R1纠屋,R2一般我們都取在K級(jí)或M以下。那有人要求我的單級(jí)放大倍數(shù)要很高盾计,我們這里呢電阻也是有要求售担,電阻不能取太大赁遗,就是所謂的T型網(wǎng)絡(luò)(就是用小的電阻獲得更大的增益,后邊應(yīng)用實(shí)例里會(huì)做說(shuō)明)族铆。
????????有人說(shuō)可不可以用反相輸入岩四,因?yàn)槭菃坞娫矗运妮敵鍪遣豢梢缘陀陔娫窜壍母缛粒瑔坞娫聪滤妮敵龇秶褪?~Vcc剖煌,非軌對(duì)軌就是0~Vcc-一個(gè)值,一般減去1.5逝淹,最低輸出0了耕姊,甚至0都達(dá)不到,你再用反相輸入的話栅葡,那么輸出就是負(fù)值茉兰,那是不可能的,運(yùn)放輸出不來(lái)的欣簇,只能輸出0或者接近于0规脸。
所以在單電源供電處理直流信號(hào)我們只能采用同相放大電路。
7.2熊咽、單電源交流信號(hào)放大電路
????????單電源下放大交流信號(hào)采用同相放大或者反向放大電路都可以莫鸭,同相電路亦有多種接法:
?電路一同相放大電路
????????在反饋壁上,電路用了R2和R3做了分壓网棍,產(chǎn)生了一個(gè)回路黔龟,提供了一個(gè)反饋的參考電壓點(diǎn),實(shí)際就是我們的虛地點(diǎn)滥玷。反饋壁的增益怎么算呢氏身,實(shí)際上就是R3和R2并在一起的電阻,在用R1去比(增益是R1/(R2//R3))惑畴,再加1表示增加1倍蛋欣。其它的電路分析方法,跟這個(gè)電路反饋壁的分析方法是一樣的如贷。因?yàn)槭墙涣鞯男盘?hào)陷虎,所以輸過(guò)來(lái)這里加了個(gè)C2做隔直(好多人會(huì)問(wèn),我不加C2會(huì)怎么樣杠袱,不加C2的情況下有2種結(jié)果尚猿,1、如果你的信號(hào)過(guò)來(lái)沒(méi)有直流偏置楣富,并且輸出的阻抗很小凿掂,那么沒(méi)關(guān)系,經(jīng)過(guò)我的R4和R5分壓提供直流偏置之后沒(méi)有任何影響,直接進(jìn)到我們的系統(tǒng)就可以了庄萎。2踪少、如果說(shuō)源信號(hào)帶有直流偏置,比如說(shuō)手機(jī)的MIC輸出糠涛,計(jì)算機(jī)的音頻輸出援奢,它都會(huì)有一個(gè)2.5伏或者1.7伏的偏置電壓,如果這個(gè)直流偏置電壓沒(méi)有隔掉的話忍捡,它會(huì)跟我這個(gè)R4和R5形成分壓集漾,互相會(huì)抵消,那么就是說(shuō)提供這個(gè)直流偏置電壓就變掉了锉罐,直流電壓會(huì)打架帆竹,會(huì)做個(gè)扣減動(dòng)作,那么這個(gè)時(shí)候進(jìn)入我們運(yùn)放的交流信號(hào)就不是我們?cè)O(shè)置的參考點(diǎn)了脓规,R4和R5是來(lái)提供這個(gè)參考點(diǎn)的栽连,通常我們選擇的是R4等于R5)。如果你的輸入或者輸出不是軌對(duì)軌的話侨舆,尤其是輸出不到軌的話秒紧,那么我們就可以設(shè)定偏執(zhí)點(diǎn)根據(jù)輸出電壓范圍來(lái)選擇它一般的位置,C3同樣是為了做低通濾波挨下。采用同相輸入方式的另外一個(gè)好處就是輸入的阻抗非常大熔恢,因?yàn)槲覀兪怯玫耐鄡?nèi)部輸入阻抗來(lái)用的,輸入阻抗會(huì)相對(duì)高一些臭笆。
電路二叙淌、同相放大電路
????????反饋回路沒(méi)有采用電阻分壓的方式,而是用了一個(gè)隔直電容C4愁铺,然后接到地鹰霍,也就是說(shuō)它只提供了一個(gè)交流反饋回路,我們的交流信號(hào)從Vout反饋到地的時(shí)候呢茵乱,它的直流會(huì)被隔掉茂洒,只有交流會(huì)獲取(因?yàn)殡娙菔歉糁绷髌拷撸ń涣鳎┒缴祝褪翘峁┝艘粋€(gè)交流的反饋回路,直流信號(hào)會(huì)被阻隔下來(lái)斤贰。同相輸入端呢智哀,跟前面電路也稍微的不一樣,當(dāng)然也可以做成一樣的荧恍,也可以通過(guò)兩個(gè)電阻分壓產(chǎn)生偏置電壓瓷叫,也是可以的。也可以像這個(gè)電路,用一個(gè)電阻呢接到一個(gè)參考電壓上赞辩,這個(gè)參考電壓一般通過(guò)運(yùn)放產(chǎn)生(運(yùn)放的動(dòng)態(tài)反映時(shí)間很快(之前說(shuō)的產(chǎn)生虛地的電路,就是一個(gè)跟隨授艰,兩個(gè)電阻分壓辨嗽,加上一個(gè)電容,然后用跟隨電路就產(chǎn)生了電壓參考點(diǎn)淮腾,就可以直接接過(guò)來(lái)給到Vref)糟需;當(dāng)然也可以用LDO產(chǎn)生,比如用一個(gè)2.5伏的LDO接過(guò)來(lái)也是可以的)谷朝。C4的選擇是有講究的洲押,不同信號(hào)頻率我們這里選擇不同的容值,計(jì)算起來(lái)較麻煩圆凰,因?yàn)镃4和R2是對(duì)地的杈帐,還有形成一點(diǎn)濾波的效果它會(huì)對(duì)我們的信號(hào)形成一定的衰減,一般我們用經(jīng)驗(yàn)值专钉,當(dāng)然你也可以通過(guò)仿真調(diào)試去看都可以挑童。通常來(lái)說(shuō),音頻信號(hào)(20HZ~20KHZ的信號(hào))取1uF~10uF跃须;如果頻率更高(50KHZ~100KHZ)C4就不能取那么大了站叼,一般是1nF~1uF(這里是經(jīng)驗(yàn)值,也沒(méi)有詳細(xì)去計(jì)算菇民,因?yàn)樗膶?shí)際影響也不是特別的大)尽楔。
電路三同相放大電路
????????????反相回路端也是接到一個(gè)虛地上去,可以是電阻分壓(電路一)第练,也可以是接到虛地上(電路三)阔馋。VCC/2最好用一個(gè)運(yùn)放來(lái)產(chǎn)生;LDO也還行(會(huì)有噪聲影響)复旬,不如直接用運(yùn)放來(lái)產(chǎn)生的好垦缅,實(shí)際效果跟(電路1差不多)。增益就是R1/R2驹碍,因?yàn)橥喾糯笾辽俜糯?倍壁涎。
電路四反相放大電路
????????反相放大電路(就是從反相端輸入),這里同樣接了隔直電容志秃,這個(gè)隔直電容是根據(jù)信號(hào)源來(lái)定的怔球,頻率越大,取值越小浮还。R3和R4分壓來(lái)做一個(gè)抬升參考點(diǎn)竟坛,也可以用一路運(yùn)放來(lái)產(chǎn)生。這里電容必不可少,這里如果不加電容担汤,電阻分壓會(huì)產(chǎn)生電流噪聲涎跨,電流噪聲會(huì)疊加到同相輸入端,加上C3就形成了一個(gè)低通濾波崭歧。反向放大就是輸出會(huì)反相180度隅很,因?yàn)槭墙涣餍盘?hào),那么正半周和負(fù)半周相當(dāng)于是對(duì)調(diào)的率碾,對(duì)音頻信號(hào)來(lái)說(shuō)沒(méi)什么影響(有些爭(zhēng)議叔营,音頻反相回來(lái)之后,還是有些不同所宰,音樂(lè)發(fā)燒友討論的绒尊,我們大部分人是聽不出來(lái)這個(gè)差異的)。增益就是R1/R2仔粥,反饋臂上所并的電容C1同樣不能取太大婴谱。
????????像交流信號(hào)輸入端最好加隔直電容,這樣可以把源信號(hào)的輸入阻抗隔離開躯泰。對(duì)源信號(hào)的要求就降低了勘究。
電路五反相放大電路
????????同相端直接用一路運(yùn)放產(chǎn)生,也可以是LDO產(chǎn)生斟冕,產(chǎn)生一個(gè)偏置電壓點(diǎn)口糕,其它的注意事項(xiàng)和電路四是一樣的,只是同相輸入端產(chǎn)生的電壓點(diǎn)的產(chǎn)生方式不同磕蛇。
電路六直流差分放大電路
????????一般我們使用差分放大電路來(lái)處理音頻景描,處理highside的電流檢測(cè)就不是特別合適了,因?yàn)閷?duì)電阻的精度要求非常高(1/1000的精度)秀撇,對(duì)運(yùn)放的共模電壓抑制比要求也非常高超棺,共模電壓抑制比高的運(yùn)放呢又超貴。所以在highside場(chǎng)合一般都用專用的器件呵燕,有一類器件就是把這4個(gè)電阻集成到了芯片的內(nèi)部棠绘,這個(gè)電阻的精度是1/10000的精度(可以嚴(yán)格的配對(duì)R1=R3,R2=R4),這個(gè)時(shí)候它做highside電流檢測(cè)就非常方便了再扭。
????????項(xiàng)目中一般我們把差分電路用于交流信號(hào)的處理氧苍,直流信號(hào)用的少,在我們要求不高的地方也可以用直流信號(hào)(電阻精度盡量高(1/1000泛范,如沒(méi)有可以用1/100的)让虐,否則采集信號(hào)誤差會(huì)大)。
????????要注意接法Vp罢荡、Vn的位置赡突,傳輸函數(shù)是Vp-Vn对扶,小心不能讓Vout為負(fù)值,因?yàn)樗敵霾涣素?fù)壓(單電源供電)惭缰。Vref可以用722431產(chǎn)生也可以用一路運(yùn)放產(chǎn)生浪南,就是一定要加上一個(gè)偏置點(diǎn),當(dāng)然你也可以不加漱受,但是要保證Vp要總是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于Vn的逞泄,也就是說(shuō)Vref是可有可無(wú)的要根據(jù)實(shí)際信號(hào)來(lái)選擇就好了,因?yàn)榧尤脒@個(gè)Vref對(duì)我們后續(xù)的ADC采集系統(tǒng)是要處理的拜效,每一筆的采集必須做一個(gè)扣減,軟件上處理很麻煩各谚。
電路七交流差分放大電路
????????交流信號(hào)就沒(méi)所謂了紧憾,電阻影響的是直流的偏置點(diǎn)電壓,而交流信號(hào)是疊加在直流信號(hào)上的昌渤,通過(guò)隔直電容就可以把直流信號(hào)屏蔽掉赴穗,所以對(duì)交流信號(hào)的影響就會(huì)小很多。
電路八一階低通濾波反相輸入電路
????????注意:交流信號(hào)參考點(diǎn)一定要偏置上去膀息,頻率點(diǎn)就是1/2πRC般眉,同相反相都可以。直流信號(hào)同相放大電路要做好RC濾波就可以了潜支。
電路九一階低通濾波同相輸入電路
一定要注意這個(gè)虛地的偏置點(diǎn)一定要有甸赃。這個(gè)電路呢C2的電容并不是接到地上而是接到了VCC/2這個(gè)點(diǎn)上,反相回路也是接到了VCC/2這個(gè)點(diǎn)上冗酿,形成了單電源同相輸入的一階低通濾波埠对。
電路十、一階高通濾波同相輸入電路
????????高階低通濾波的話裁替,這個(gè)電阻呢也不能直接接到地项玛,需要接到VCC/2這個(gè)位置(雙電源電阻是接地的),就是接到虛地上去弱判,就是要保證你的交流信號(hào)都是在0軸以上(正半軸)襟沮。像上邊的電路我們的增益設(shè)置是一倍的〔看起來(lái)就像個(gè)跟隨電路开伏。
電路十一、一階高通濾波同相輸入電路
同樣一階高通濾波R1和反饋回路也要接到VCC/2上遭商,增益就是1+R3/R2
8硅则、交流信號(hào)電路中電容的取值
電容與電阻組成RC濾波,利用1/2πRC可以很容易的確定取值
一般經(jīng)驗(yàn)取值如下
取電容值越大株婴,對(duì)低頻信號(hào)沒(méi)有損失怎虫,取得電容值越小暑认,對(duì)低頻信號(hào)沒(méi)有損失。
到此本章內(nèi)容結(jié)束大审!