書接上回,還有很多特殊性能的集成運(yùn)算放大器以及新型集成運(yùn)算放大器來滿足不同應(yīng)用的特殊需求。
低噪聲集成運(yùn)算放大器
在很多應(yīng)用中,需要放大器自身是低噪聲的。
首先是精密測量和微弱信號測量應(yīng)用中,有些時候的有用信號僅僅為數(shù)十微伏,如果放大器自身的噪聲高于有用信號,則放大器輸出信號到底是什么就不知道了。因此,精密集成運(yùn)算放大器本身必須是低噪聲的。
如果是變化比較緩慢的工業(yè)應(yīng)用,選用精密集成運(yùn)算放大器就可以了。
除了測量微弱工業(yè)信號外,低噪聲放大器的另一個應(yīng)用就是音頻前置放大器,如磁頭放大器,話筒放大器,需要將數(shù)十微伏的有用信號放大到接近100mV,這就需要放大器具有低噪聲特性。不僅如此音頻低噪聲集成運(yùn)算放大器還需要具有不低于300倍的閉環(huán)增益,同時還要有20kHz以上的閉環(huán)帶寬。這要求集成運(yùn)算放大器不僅具有低噪聲特性,還要具有10MHz以上的單位增益帶寬。精密集成運(yùn)算放大器的單位增益帶寬一般不到1MHz。因此,具有低噪聲特性又具有10MHz以上單位增益帶寬的音頻集成運(yùn)算放大器應(yīng)運(yùn)而生,如NE5532、NE5534等型號。
這類放大器最新的典型型號如ADI公司的AD8229,具有超低輸入和輸出噪聲,可用于惡劣環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集。
集成功率放大器
集成運(yùn)算放大器具有失真度低的優(yōu)點(diǎn),如果將集成運(yùn)算放大器的輸出電流、輸出電壓也大幅度增加,就可以成為性能優(yōu)秀的集成音頻功率放大器,現(xiàn)在的集成音頻功率放大器的特性與內(nèi)部等效電路還真的就是典型的集成運(yùn)算放大器結(jié)構(gòu)。在突出輸出電壓、輸出功率的同時降低了輸入電阻的要求,同時為了提高集成音頻功率放大器的帶寬和輸出電壓擺動速率,集成音頻功率放大器的內(nèi)補(bǔ)償僅僅做到閉環(huán)增益為20dB條件穩(wěn)定,在閉環(huán)電壓增益0dB條件下可能是不穩(wěn)定的。
現(xiàn)在的集成音頻功率放大器單片最大輸出功率可以達(dá)到130W。
集成比較器
在電子線路中有一種應(yīng)用就是電平比較,電路的輸出僅僅需要高電平或低電平,不需要中間任何狀態(tài),這種電路稱為比較器電路。電子技術(shù)基礎(chǔ)教材中用運(yùn)算放大器做比較器。用集成運(yùn)算放大器作為比較器電路有一個不可忽視的缺點(diǎn),這就是通用型集成運(yùn)算放大器的輸出電壓擺動速率太低,僅僅0.5V/μs。這樣從-10V轉(zhuǎn)換到+10V需要40μs,這個速度在電子線路中往往是不允許的。除非選用高速集成運(yùn)算放大器,但這需要考慮成本問題。
因此在實(shí)際應(yīng)用中,比較器電路應(yīng)該用集成比較器(可以認(rèn)為是集成運(yùn)算放大器的一個特例)。由于集成運(yùn)算放大器是應(yīng)用于閉環(huán)負(fù)反饋應(yīng)用狀態(tài),要求在閉環(huán)的工作模式下一定是穩(wěn)定的,因此需要對集成運(yùn)算放大器進(jìn)行頻率補(bǔ)償(內(nèi)補(bǔ)償或外補(bǔ)償),一般補(bǔ)償成為單極點(diǎn)特性,需要大幅度的滯后校正,這是集成運(yùn)算放大器速度和帶寬上不去的最根本原因。
集成比較器是工作在開環(huán)或正反饋的遲滯比較工作模式,根本不需要考慮集成比較器在負(fù)反饋狀態(tài)下是否穩(wěn)定。因此,集成運(yùn)算放大器的頻率補(bǔ)償也就不需要考慮了;集成比較器也不需要具有極高的開環(huán)電壓增益,一般60dB就夠用了,沒有必要做到100dB甚至140dB,這就可以大大的簡化內(nèi)部等效電路;由于比較器電路僅僅需要輸出高、低電平,輸出級也可以做成開路集電極形式,這又可以進(jìn)一步簡化內(nèi)部等效電路。這樣集成比較器內(nèi)部等效電路相對于集成運(yùn)算放大器而言簡化得多。
新型集成運(yùn)算放大器--滿幅集成運(yùn)算放大器
隨著集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用范圍越來越廣,低工作電壓應(yīng)用場合越來越多,最低的甚至達(dá)到一顆鎳氫電池的最低電壓0.9V!
如果用常規(guī)的集成運(yùn)算放大器,即使是3.3V的鋰電池電壓也不會工作。勉強(qiáng)能工作的5V電源電壓的輸出電壓幅度不會超過1V!如此低的電壓利用率在低電壓工作模式下是不能允許的,需要大幅度提高輸出電壓幅度在電源電壓中的比值。
輸出電壓幅值接近電源電壓(+VCC-50mV≥VO≥GND+20mV的集成運(yùn)算放大器稱為滿幅集成運(yùn)算放大器(英文:rail-to-rail operational amplifier)。這樣的集成運(yùn)算放大器即使電源電壓為1V時,輸出電壓幅值也可以超過0.9V,電壓利用率超過0.9。
這種器件最新的典型型號如凌力爾特公司的LT1494 / LT1495 / LT1496,在2.2V~36V電源電壓輸入范圍內(nèi),失調(diào)電壓最大值僅為375µV。
新型集成運(yùn)算放大器--微功耗集成運(yùn)算放大器
在電池供電或要求集成運(yùn)算放大器的功耗極低的應(yīng)用中,需要的功耗極低。例如,集成運(yùn)算放大器的靜態(tài)電源電流在50μA、電源電壓5V,則集成運(yùn)算放大器的功耗為0.25mW;如果是1V電源電壓,靜態(tài)電流為10μA,則集成運(yùn)算放大器功耗為10μW!
開環(huán)單位增益帶寬100MHz以上的集成運(yùn)算放大器
隨著集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越寬、電子線路也不斷的拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。普通的30MHz~70MHz的普通意義上的寬帶/高速集成運(yùn)算放大器已經(jīng)不能滿足新的應(yīng)用要求。超級寬帶/高速集成運(yùn)算放大器應(yīng)運(yùn)而生。
有一般寬帶放大需要的100MHz以上的寬帶集成運(yùn)算放大器;也有需要閉環(huán)帶寬6.5MHz(開環(huán)帶寬100MHz)以上的視頻放大器。
還有閉環(huán)帶寬500MHz以上的CATV放大器,也有輸出電壓擺動速率超過1000V/μs驅(qū)動光纖傳輸中的激光二極管的高速驅(qū)動器。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容,未經(jīng)許可,不得轉(zhuǎn)載
摘要:運(yùn)算放大器來源于電子線路,與電子技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。1904年,J.A.Fleming發(fā)明了真正的真空二極管,1906年,Lee De Forest發(fā)明了真空三極管,自此開創(chuàng)了電子技術(shù)時代。K2-W型運(yùn)放是第一批商品化的運(yùn)放……
摘要:1930年及后來的30年間,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室利用負(fù)反饋技術(shù)來改善放大器的性能。這導(dǎo)致了真空管運(yùn)算放大器的問世,即應(yīng)用真空管負(fù)反饋放大器構(gòu)成通用的“運(yùn)算放大器”……
系列之三:真空管運(yùn)放的終結(jié)者—晶體管運(yùn)算放大器
摘要:真空管運(yùn)算放大器不僅體積大,而且功耗也很大,如M9型真空管運(yùn)算放大器的最后一級的6L6陽極耗散功率約19W,加上燈絲耗電約6W,6L6上面的損耗可以達(dá)到20W以上,正因?yàn)槿绱耍坏┯辛梭w積小、耗電低的可替代產(chǎn)品,真空管運(yùn)算放大器必將壽終正寢。導(dǎo)致真空管運(yùn)算放大器壽終正寢的的是晶體管和晶體管運(yùn)算放大器……
摘要:真正讓運(yùn)算放大器從陽春白雪,變?yōu)榇蟊娋梢詰?yīng)用的基本電子器件得益于通用型集成運(yùn)算放大器的大量生產(chǎn)……
系列之五:2.0版的集成運(yùn)放,有源負(fù)載替代了集電極電阻
摘要:1967年:美國國家半導(dǎo)體公司推出 LM101,改善了許多重要問題,使集成電路運(yùn)算放大器開始流行……
摘要:如果是特殊應(yīng)用,通用型集成運(yùn)算放大器的性能就顯得不夠,需要選用特殊性能的集成運(yùn)算放大器……
系列之八:集成運(yùn)放的理論挑戰(zhàn)—深度負(fù)反饋惹的禍
摘要:電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中,往往是說負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)多,負(fù)反饋的缺點(diǎn)卻很少提及,頂多就是深度負(fù)反饋可能會引起自激振蕩。那么在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)用集成運(yùn)算放大器受到了哪方面的電子技術(shù)基礎(chǔ)課程中所學(xué)的理論的挑戰(zhàn)……
摘要:前面講了集成運(yùn)算放大器和深度負(fù)反饋引入的優(yōu)缺點(diǎn)。似乎集成運(yùn)算放大器并沒有什么優(yōu)勢,深度負(fù)反饋后也不是那么的理想。然而,在實(shí)際應(yīng)用中,根據(jù)實(shí)際應(yīng)用,恰當(dāng)選擇集成運(yùn)算放大器和負(fù)反饋,集成運(yùn)算放大器還是極具優(yōu)勢的,這是不容置疑的,除非集成運(yùn)算放大器和負(fù)反饋選擇不恰當(dāng)。那么集成運(yùn)算放大器都具有哪些優(yōu)勢呢……
摘要:集成運(yùn)算放大器可以完成“所有的”模擬電路功能,不管是線性的還是非線性的電路,只要是能想到的幾乎都能實(shí)現(xiàn)……
摘要:在三類城市,集成運(yùn)算放大器可以以0.8元的零售價買到四運(yùn)算放大器(LM324),而小信號雙極型晶體管的零售價至少要0.2元,電阻的單價也要0.02~0.03元,電容器的單價也要0.1元或更高。這樣就可以看到前文曾提到的分立元件構(gòu)成的電路沒有競爭力……