書接上回,還有很多特殊性能的集成運算放大器以及新型集成運算放大器來滿足不同應(yīng)用的特殊需求。
低噪聲集成運算放大器
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算放大器應(yīng)運而生,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
集成運算放大器具有失真度低的優(yōu)點,如果將集成運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)教材中用運算放大器做比較器。用集成運算放大器作為比較器電路有一個不可忽視的缺點,這就是通用型集成運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算放大器,但這需要考慮成本問題。
因此在實際應(yīng)用中,比較器電路應(yīng)該用集成比較器(可以認(rèn)為是集成運算放大器的一個特例)。由于集成運算放大器是應(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,因此需要對集成運算放大器進行頻率補償(內(nèi)補償或外補償),一般補償成為單極點特性,需要大幅度的滯后校正,這是集成運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,集成運算放大器的頻率補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算放大器而言簡化得多。
新型集成運算放大器--滿幅集成運算放大器
隨著集成運算放大器的應(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)的集成運算放大器,即使是3.3V的鋰電池電壓也不會工作。勉強能工作的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的集成運算放大器稱為滿幅集成運算放大器(英文:rail-to-rail operational amplifier)。這樣的集成運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。
新型集成運算放大器--微功耗集成運算放大器
在電池供電或要求集成運算放大器的功耗極低的應(yīng)用中,需要的功耗極低。例如,集成運算放大器的靜態(tài)電源電流在50μA、電源電壓5V,則集成運算放大器的功耗為0.25mW;如果是1V電源電壓,靜態(tài)電流為10μA,則集成運算放大器功耗為10μW!
開環(huán)單位增益帶寬100MHz以上的集成運算放大器
隨著集成運算放大器的應(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/高速集成運算放大器應(yīng)運而生。
有一般寬帶放大需要的100MHz以上的寬帶集成運算放大器;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型運放是第一批商品化的運放……
摘要:1930年及后來的30年間,美國貝爾實驗室利用負(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“運算放大器”……
摘要:真空管運算放大器不僅體積大,而且功耗也很大,如M9型真空管運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,正因為如此,一旦有了體積小、耗電低的可替代產(chǎn)品,真空管運算放大器必將壽終正寢。導(dǎo)致真空管運算放大器壽終正寢的的是晶體管和晶體管運算放大器……
摘要:真正讓運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算放大器的大量生產(chǎn)……
系列之五:2.0版的集成運放,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,使集成電路運算放大器開始流行……
摘要:如果是特殊應(yīng)用,通用型集成運算放大器的性能就顯得不夠,需要選用特殊性能的集成運算放大器……
系列之八:集成運放的理論挑戰(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)點多,負(fù)反饋的缺點卻很少提及,頂多就是深度負(fù)反饋可能會引起自激振蕩。那么在實際應(yīng)用中應(yīng)用集成運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:前面講了集成運算放大器和深度負(fù)反饋引入的優(yōu)缺點。似乎集成運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,在實際應(yīng)用中,根據(jù)實際應(yīng)用,恰當(dāng)選擇集成運算放大器和負(fù)反饋,集成運算放大器還是極具優(yōu)勢的,這是不容置疑的,除非集成運算放大器和負(fù)反饋選擇不恰當(dāng)。那么集成運算放大器都具有哪些優(yōu)勢呢……
摘要:集成運算放大器可以完成“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現(xiàn)……
摘要:在三類城市,集成運算放大器可以以0.8元的零售價買到四運算放大器(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……