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制造商提供單增益穩(wěn)定放大器，期望搶占廣闊的市場(chǎng)，并使學(xué)習(xí)應(yīng)用設(shè)備變得很容易。但這些銷售商犧牲了潛在但重要的交流性能。了解什么時(shí)候考慮非補(bǔ)償運(yùn)放和能夠提供給你什么東西。 設(shè)計(jì)者經(jīng)常想使基于傳感器的系統(tǒng)中的振幅誤差最小。這個(gè)目的經(jīng)常導(dǎo)致放大器閉環(huán)增益的特定增益誤差超過(guò)傳感器頻率范圍。工程師通常根據(jù)其–3dB頻率指定放大器帶寬，但就增益精度點(diǎn)來(lái)看，在這個(gè)頻率幾乎出現(xiàn)30%的增益誤差。所謂“有效帶寬”與放大器頻率響應(yīng)和應(yīng)用所需的增益精度有關(guān)。定義有效帶寬為增益誤差小于或等于指定誤差的帶寬。 有效帶寬 傳感器具有相對(duì)低頻響應(yīng)，頻率越低，由有限開(kāi)環(huán)增益產(chǎn)生的增益誤差越小。用少于單極、閉環(huán)、頻率響應(yīng)模式放大器的指定值，計(jì)算有效帶寬維持誤差。由特定的通常如在數(shù)據(jù)手冊(cè)上的增益帶寬指標(biāo)，計(jì)算有效帶寬是可行的。放大器閉環(huán)帶寬等于增益帶寬除以增益，對(duì)非反轉(zhuǎn)放大器完全正確，對(duì)反轉(zhuǎn)放大器近似正確。 下一個(gè)考慮什么是定義最大幅度誤差的基礎(chǔ)。在所有系統(tǒng)中，ADC輸入信號(hào)路徑終端的模擬部分，通過(guò)擴(kuò)充，ADC的分辨率定義了誤差的影響因素。這篇文章使用ADC分辨率的? LSB誤差作為最大誤差。隨著ADC分辨率的增加，最大誤差減小。表1顯示了8到18位ADC分辨率的? LSB誤差。 為容易評(píng)估增益誤差在頻率函數(shù)中單極模式的效果，計(jì)算格式化單極函數(shù)。這個(gè)計(jì)算放置極點(diǎn)在1Hz，表示閉環(huán)增益降為–3dB，用理想閉環(huán)單增益或?yàn)?dB。使用這個(gè)單極模式，計(jì)算增益誤差頻率少于或等于給定誤差。然后可以根據(jù)放大器閉環(huán)增益的–3dB帶寬計(jì)算有效帶寬。謹(jǐn)記–3dB點(diǎn)為幾乎30%增益誤差，且誤差指標(biāo)越小的帶寬越窄。 表2顯示數(shù)據(jù)表計(jì)算的一部分，將增益隨頻率下降的趨勢(shì)形象化。計(jì)算公式1"3分別隨列中頻率值變化（圖1）。 下一步是找到特定頻率，在這個(gè)頻率增益誤差等于指定位分辨率ADC的? LSB。公式4為假定ADC分辨率的情況下，計(jì)算?LSB誤差（表1）。 為計(jì)算增益誤差等于?LSB誤差的頻率，用公式1重新整理替代公式4，得到公式5。使用公式4和公式5計(jì)算出表3的值。 表3中，縱向表頭“頻率誤差”的給定頻率為增益誤差等于ADC分辨率的?LSB。在更低頻率，增益誤差小于?LSB。帶寬對(duì)特定分辨率有效。例如，驅(qū)動(dòng)10位ADC的放大器有效帶寬為–3dB頻率的0.03126，14位ADC的有效帶寬為–3dB頻率的0.007813。如果放大器為閉環(huán)，100kHz為–3dB頻率，有效帶寬分別為31.3和7.81kHz。公式1到公式5，放大器增益帶寬除以其閉環(huán)增益，充分證明了放大器的有效帶寬小于理論使用手冊(cè)的–3dB頻率。 考慮怎樣在信號(hào)路徑中使用放大器，能夠部分減少有效帶寬的迅速降低。放大器通常從傳感器到ADC輸入使用許多增益縮放信號(hào)。在許多情況下，增益大過(guò)10。使用放大器增益消除單增益穩(wěn)定性的需求，并減少大量放大器使用的內(nèi)部補(bǔ)償。非補(bǔ)償放大器的優(yōu)點(diǎn)是同樣功耗下增加了可用帶寬和轉(zhuǎn)換速率。 |
