如何选择运放电路设计中的无源元件 如何选择运放电路设计中的无源元件类型

电子连接器吧 2022-11-23

  以往我们的设计总是集中在运放本身的规范上,但常常是无源元件会成为系统性能的主要限制。本文将集中讨论在集成运放电路设计中,应如何正确地选择无源元件 ,以使运放电路获得较高的性能。

  电阻

  最基本的电路元件是电阻,在电路中(不闭合的),电阻的特性是由欧姆定律V= IR来描述的。目前的大多数通用系统都是基于12位精度和特性的,这就要求能地定义212=4096个不同的电平,为了保证每个电平的确定,必须使这些量中的每一个都到±1/2LSB。这就意味着在很多应用中,即使到±0.012% 的误差和漂移,也能使性能降低到不能接受的程度。

  例如,如果我们希望把一个0到100mV的信号放大100倍,用来供给一个具有0到10 V输入范围的12位A/D转换器来变换,可以使用图1电路。

  电阻的初始公差可以通过校准或选择来补偿,因而可以把初始增益精度设置成所要求的任何公差。

  下一个问题是全温范围内的稳定性问题,大多数用户会认识到电阻的温度系数不是很关键的,只要那两个电阻有匹配的温度系数。温度系数约为1500ppm/℃ 的碳质电阻显然是不适宜的,即使温度系数能够匹配到€?%(不大可能),15p pm/℃的温度系数也是不适宜的。1/2LSB(0.012%)对应于120ppm,施加于这两个电阻上的8℃温度变化而引起的增益漂移如图2所示。

  购买温度系数为10到100ppm/℃之间的金属膜电阻相对较为容易。规定电阻对温度系数跟踪到2~10ppm/℃也是颇为平常的,例如,假定我们购买了温度系数为50ppm/℃完全匹配的RN55C电阻,问题能解决吗?

  这个影响甚至不是线性的,在一半幅度的情况下:

  放大器电路的传递函数如图3所示。

  由于误差的3/4出现在超过工作范围的1/2,这种放大器电路的传递函数不是线性的。为了解决这个问题,在选择电阻时有五个重点要考虑的问题:

  严格匹配温度系数

  低的温度系数

  低的热阻(较高的额定功率——较大的外壳)

  低的电压阻尼系数

  匹配电阻的紧密热耦合(一个封装——电阻网络)