解析電壓反饋運(yùn)算放大器
發(fā)布時(shí)間：2019-11-13
責(zé)任編輯：lina
【導(dǎo)讀】工程師最常向我提的一個(gè)請求是對電壓反饋運(yùn)算放大器和電流反饋運(yùn)算放大器進(jìn)行比較。但如果不弄清每種運(yùn)算放大器如何工作，是不可能確定某種應(yīng)用應(yīng)該選擇哪種運(yùn)放的。 這里我來介紹一下電壓反饋運(yùn)算放大器。
工程師最常向我提的一個(gè)請求是對電壓反饋運(yùn)算放大器和電流反饋運(yùn)算放大器進(jìn)行比較。但如果不弄清每種運(yùn)算放大器如何工作，是不可能確定某種應(yīng)用應(yīng)該選擇哪種運(yùn)放的。 這里我來介紹一下電壓反饋運(yùn)算放大器（圖1）。
圖1：電壓反饋運(yùn)算放大器使用長尾對來獲得高精度和共模抑制（CMR）。
精度和CMR是電壓反饋運(yùn)算放大器的優(yōu)勢，與電流反饋運(yùn)算放大器相比，其壓擺率和頻率特性較差。
在圖1中，長尾對Q1-Q2和電流源I構(gòu)成了電壓反饋運(yùn)算放大器的輸入級。當(dāng)基極電壓相等時(shí)，Q1和Q2的完美匹配會使集電極電流相等。Q1和Q2的完美匹配還有另一個(gè)好處，就是Q1的基極接地可有效地將Q2的基極接地，因?yàn)殡妷航迪嗟取?半導(dǎo)體工藝會盡量匹配這兩個(gè)輸入晶體管。如果沒有配平，制造商會用其它方法使這兩個(gè)晶體管看起來匹配，例如調(diào)整沉積電阻或熔斷連接。
將IN–連接至IN+可消除輸入差分電壓。因此，輸入電壓變?yōu)楣材！?將共模輸入電壓調(diào)高或調(diào)低1V不會改變Q1和Q2的集電極電流，因此電路會抑制共模電壓。只要不違反集電極或發(fā)射極電流源的要求，就可以完成共模電壓抑制。
將Q1和Q2匹配可確?；鶚O-發(fā)射極電壓和電流增益β相等。相等的基極-發(fā)射極電壓可確保不存在輸入失調(diào)電壓，而相等的電流增益可確保輸入電流相等。相等的輸入電流消除了輸入失調(diào)電流，因此可以使用外部電阻器將輸入電流轉(zhuǎn)換為運(yùn)算放大器容易抑制的共模電壓。電壓反饋運(yùn)算放大器的高精度是因?yàn)樗衅ヅ涞妮斎爰墶?/div>
電壓反饋運(yùn)算放大器是一種電壓增益器件，因此，它有高阻抗節(jié)點(diǎn)，例如各種晶體管集電極上的節(jié)點(diǎn)。將高阻抗節(jié)點(diǎn)與最小的雜散電容耦合會引起某個(gè)頻率上的信號衰減和不好的高頻特性。
此外，驅(qū)動緩沖器的節(jié)點(diǎn)限制了電路的壓擺率。預(yù)緩沖級（prebuffer-stage）的壓擺率公式為dV/dT = I/C。輸出電流源固定為I，結(jié)電容固定為C，因此電壓反饋運(yùn)算放大器的內(nèi)部設(shè)計(jì)限制了其壓擺率。此類電路的壓擺率性能受到限制，除非你能對電路進(jìn)行設(shè)計(jì)來提高其壓擺率性能。但是，增加壓擺率總是以增加功率為代價(jià)的，并且往往會降低增益和精度。
總之，電壓反饋運(yùn)算放大器具有極好的精度和CMR，同時(shí)具有中等頻率和壓擺率性能。
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