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1 寬帶，穩(wěn)定增益， 入的運(yùn)算放大器 特征： ● 400態(tài)增益帶寬 ● 低輸入偏置電流 :5 高輸入電阻 :1012Ω或 極低的 dG/ ● 低扭曲 :在 5 90● 快速設(shè)置： 17 ● 高輸出電流： 60 超速傳動快速恢復(fù) 應(yīng)運(yùn)： ● 寬帶光電二極管放大器 ● 峰值檢測 ● 出緩沖器 ● 入緩沖器 ● 高速積分儀 ● 檢測和測量前端 2 寬帶光電二極管轉(zhuǎn)移阻抗放大器 一種包含寬帶，穩(wěn)態(tài)增益，電壓反饋運(yùn)算 有 入時，能為 和轉(zhuǎn)移阻抗設(shè)備提供十分寬廣的動態(tài)放大范圍。 良好的脈沖設(shè)置和極低的調(diào)和扭曲將支持更高要求的 入緩沖需要。 寬帶穩(wěn)態(tài)增益和 入在高速，低噪聲積分器中允許特殊的操作。 由 入所提供的高輸入阻抗和低偏置電流能被極低的 輸入電壓噪聲支持，在寬帶光電二極管設(shè)備中達(dá)到極低的積分噪聲。 給定的 達(dá) 240增益帶寬產(chǎn)品可以提供高寬帶轉(zhuǎn)移阻抗。如下圖所示，來自于 47電容高達(dá) 1 兆歐的轉(zhuǎn)移阻抗可以提供 1益的帶寬。 性能討論： 使用 入阻抗的放大器具有同那些用 抗相似的功能外，還有一些3 重要的優(yōu)點。在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算中，低輸入偏置電流可以減少由于一個非常高或者未知源的阻抗所產(chǎn)生的直流電壓錯誤。在絕大多數(shù) 用中，輸出直流錯誤只是由于低于 1入激勵電壓所造成的。類似地，輸入電流噪聲幾乎對輸出電流噪聲影響很小。對于低電流噪聲和低于 6 輸入電壓噪聲的 高寬帶增益和近乎線性的輸出，可以通過 5于 2v 的峰值電壓擺動在 100Ω處，來控制調(diào)和扭曲低于 種顯 著地減少扭曲可以被觀察到。 圖 1 放大器的內(nèi)部原理 操作時需考慮的問題 對于 外形的仔細(xì)觀察可以實現(xiàn)如典型性能曲線中所示的特殊操作。一般來講，對于電源提供的低阻抗路徑，和 I/O 信號端的寄生連接均需很好的操作。在非翻轉(zhuǎn)輸入周圍可以使用一個防護(hù)裝置，可以減少由于普通模式輸入信號所產(chǎn)生的漏電流，。然而， 驅(qū)動翻轉(zhuǎn)點處的防護(hù)裝置，能增加不同的輸入能力，很可能會導(dǎo)致寬帶的增加及不穩(wěn)定性。非翻轉(zhuǎn)緩沖器的應(yīng)用需一個極低的電感連接在輸出和翻轉(zhuǎn)輸入之間，以減少頻響的峰值。 義上是為了執(zhí)行所提供的正負(fù) 5 伏電壓所設(shè)計的，它所提供的最大節(jié)點的電壓應(yīng)被限制在少于 11V。自從一個提供獨(dú)立偏置使用以來，幾乎很少將提供電4 壓的改變看作是交流操作的改變。 基本運(yùn)算放大器的連接 圖 2 到圖 4 說明基本運(yùn)放的連接電路也適用于 輸入阻抗和低閉環(huán)輸出阻抗對于非翻轉(zhuǎn)緩沖器的應(yīng)用是有益的。記住那些對于一個輸入直流路徑仍然是必須的。甚至于用極低的 放的電壓源將導(dǎo)致輸入飽和。對于最好的頻響，我們建議使用位于輸出和翻轉(zhuǎn)輸入之間的直接短路徑。由于輸入偏置電流不必是先聯(lián)的，匹配一個電阻的非翻轉(zhuǎn)源阻抗在一個反饋網(wǎng)中 是不被推薦使用的。 圖 2 非翻轉(zhuǎn)穩(wěn)態(tài)增益緩沖器 非翻轉(zhuǎn)運(yùn)放圖將再次展示對于輸入信號的高輸入阻抗和低輸出阻抗所驅(qū)動的信號增益。圖中所示的 100Ω的 提供了典型特性曲線中的頻響。除了高頻率非翻轉(zhuǎn)運(yùn)放， 1 的值將被限制到小于 放的負(fù)載 1 相單于負(fù)載阻抗。 圖 3 非翻轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器 圖 4中的翻轉(zhuǎn)運(yùn)放提供了一個寬頻，輸入阻抗可以控制的，低直流小誤差運(yùn)放。通過調(diào)整 是在調(diào)整 其達(dá)到預(yù)定增益?；蛘呖梢栽O(shè)定 到預(yù)定值，再獨(dú)立地控制輸入阻抗使其 等于電阻 任意對地電阻為 復(fù)合。為了估計任意匹配時的帶寬，首先應(yīng)計算增益作為一個非翻5 轉(zhuǎn)放大器。這個通常被稱為噪聲增益，或者簡化為翻轉(zhuǎn)反饋因素β。 圖 4 翻轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器 以翻轉(zhuǎn)運(yùn)放為例，通過設(shè)定電壓源為 0，可以得出β的值。從而可以計算出 比 的值。 S 就等于翻轉(zhuǎn)輸入對地的總電阻 帶寬的結(jié)果近似地等于噪聲增益除以運(yùn)放產(chǎn)生的增益。 在實踐中，低噪聲增益（ <5）將產(chǎn)生一個比我們所測得由于第二個命令桿的峰值更寬的帶寬。例如來源于 0Ω的源阻抗，翻轉(zhuǎn)增益為 產(chǎn)生一個非翻轉(zhuǎn) 增益為 2，預(yù)計信號帶寬為 185 典型應(yīng)用 產(chǎn)生的高增益和低噪聲十分適合于寬帶轉(zhuǎn)移阻抗的應(yīng)用。數(shù)據(jù)紙的首頁顯示了對來源于有 47測量的結(jié)果為 1于寬頻轉(zhuǎn)移阻抗應(yīng)用的關(guān)鍵是設(shè)定對通過反饋阻抗到達(dá)一個平滑，限制帶寬，頻響的補(bǔ)償電容。圖 5 顯示了對于設(shè)定反饋補(bǔ)償電容 解析電路，而圖 6 顯示了預(yù)感6 解析。 圖 5 轉(zhuǎn)移阻抗解析電路 圖 6 轉(zhuǎn)移阻抗的預(yù)感解析 轉(zhuǎn)輸入相對于地的總電容將設(shè)定為源電容 D，察一下轉(zhuǎn)移阻抗配置中的預(yù)知解析，在低頻時噪聲增益為 1，但是當(dāng)頻率大于 時由于在翻轉(zhuǎn)點處所形成的電容值為 0 而增加。需重要指出的是運(yùn)放的輸入噪聲電壓增益也將相似地增加。為了得到最大帶寬， 個可以通過設(shè)定 等于幾何數(shù)來完成。這就意味著運(yùn)放所產(chǎn)生的頻響和寬帶增益為 0。若產(chǎn)生的增益帶寬用 定 7 它是為了設(shè)定噪聲增益和開環(huán)增益相應(yīng)在它們交叉點處的高頻端。 如果對于噪聲增益的 準(zhǔn)確地設(shè)定在與運(yùn)放開環(huán)增 益下降端的交叉點，這個電路（曲線）將在 45 度段產(chǎn)生一個很高的頻率響應(yīng)。為了減少寬頻噪聲和脈沖響應(yīng)，將這個點應(yīng)設(shè)定在比上圖放大解析頻率稍少的地方較好。對于轉(zhuǎn)移阻抗分布的又一個有條理的解析，產(chǎn)生了對于頻率響應(yīng)以達(dá)到最大平滑特性的以下結(jié)果。 利用 寬帶增益可以產(chǎn)生用 義了一個變量 : 接下來，需 對于轉(zhuǎn)移阻抗的 圖 7 表示的是以達(dá)到最大平滑響應(yīng)時的 8 表示的是為了達(dá)到圖 7所設(shè)定的 些圖標(biāo)中還包含了相當(dāng)于二極管電容的 于補(bǔ)償電容 首頁運(yùn)用電路可知。 圖 7 補(bǔ)償電容和反饋電阻的關(guān)系曲線 8 圖 8 最大平滑帶寬 不同種類的放大器的高速使用儀器 利用 以實現(xiàn)高速度的不同種類的放大器。在一個單獨(dú)標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放的不同配置圖中，低輸入偏置電流允許相對高的電阻值。二者擇一地，如圖 9中所示，利用一個三運(yùn)放使用儀器可以實現(xiàn)一個不同高輸入阻抗的運(yùn)放。 圖 9 高輸入阻抗，寬頻 1這個例子中， 增益值： 和 同階段輸入為 1 的普通模式增益。 種增益為 2 的，穩(wěn)定，寬頻電壓反饋運(yùn)放，抵制了普通模式，并且提供了與負(fù)載 50 歐的一半相匹配的不同增益。為了匹配這個負(fù)載如圖 10中所示，這個電路在 的不同增益處實現(xiàn)了 136音電容 改善高頻 用這些調(diào)整方式，通過 100后 400增益就可以實現(xiàn)。 9 圖 10 對于 1響的測量 最佳性能： 直流準(zhǔn)確性 于低輸入激勵電壓是激光整流的，限制了 對于外部整流電路的要求。在很多的情況下，對于輸出直流錯誤， 輸入偏置電流不會起很大作用。例如，在最小增益為 1，最大溫度 85℃。對于反饋電阻大于 312千歐只有其超過輸入激勵電壓時，輸入偏置電流將產(chǎn)生錯誤。只有那些相對輸入電源較高或反饋電阻值較大的，他們的輸入偏置電流所產(chǎn)生的誤差大多是由于輸出直流錯誤。類似地，若兩個輸入偏置電流很小，但不是很匹配。通過源阻抗并與之匹配的輸入偏置電流的取消是不被推薦的。 輸入激勵源的變化會使所能提供的電壓產(chǎn)生改變。利用 如，所提供的電壓發(fā)生 改變，經(jīng)常表現(xiàn)為輸入激勵電壓發(fā)生 如典型性能曲線圖中所示，反面的常模輸入電壓可以導(dǎo)致輸入偏置電流增加。當(dāng)電壓源或反饋電阻較大，并且常模輸入電壓接近于 些將對直流精度產(chǎn)生影響。對于二極管轉(zhuǎn)移阻抗的設(shè)備在非翻轉(zhuǎn)運(yùn)放輸入需一個偏置電壓時，正的輸入偏置是值得參考的。 頻率響應(yīng)補(bǔ)償 質(zhì)上是利用來補(bǔ)償單元增益使其穩(wěn)定，這個單元用 100 歐負(fù)載。其相位極限為 58 度。這個單元增益的相位極限顯示出一個頻響中的微小尖點。為了減小這個尖點同時要求一個地電感短距離連接從輸出到翻轉(zhuǎn)輸 入端。單元增益這個穩(wěn)定的10 寬頻給予自己很好的集成和緩沖作用。 在高增益處，相位極限和平坦度將會改善。因為相位極小很少依賴于負(fù)載，在增益為 +2 處平坦度將會通過改變負(fù)載而變化。在典型性能曲線中，利用 100 歐的反饋和 100歐的負(fù)載可見非常平坦的性能曲線。我們可以通過增加負(fù)載和反饋電阻使其上升或減少它們使其下降。在寬帶方面我們記得一個 反轉(zhuǎn)增益就等于一個 +2 的增益。例如，噪聲增益等于 2對于電壓反饋運(yùn)放外部補(bǔ)償技術(shù)的發(fā)展是可以應(yīng)用的。還比如，在非翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，通過在有反饋電阻的路徑中放置一個電容，將可以減小增益到 +1，在 f=1/2Π 。同樣，在非翻轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)中，不用改變低頻翻轉(zhuǎn)增益，而在翻轉(zhuǎn)點處放置一個 地的網(wǎng)，這個帶寬將會受到限制。在高頻處這些將起到增加噪聲增益的作用，從而限制了翻轉(zhuǎn)輸入信號通過增益帶寬產(chǎn)品的帶寬。 在高增益處，這個電壓反饋增益帶寬產(chǎn)品將會限制可以達(dá)到的信號帶寬。若 高增益處的高寬帶將是必須的，可考慮從當(dāng)前的運(yùn)放像 得到所需的帶寬。 驅(qū)動電容負(fù)載 對于驅(qū)動電纜末端的低阻抗，高開環(huán)增益和 輸出端的電容負(fù)載可以減少導(dǎo)致頻響峰值和可 能振動的相位極限。這種影響在單位增益中特別強(qiáng)調(diào)，而在高增益中并不重要。正如圖 11 種所示，通過利用一個電阻隔離一個電容負(fù)載可以使頻響平滑曲線得以保持。典型性能曲線中給出一個當(dāng) 加時，為了保持平坦頻響的一個最小的 1中所示的 1千歐的通過 可以是任意的。 脈沖和過度驅(qū)使曲線 像 高速運(yùn)放可以為輸入脈沖提供一個非?？斓脑O(shè)置時間。良好的平滑響應(yīng)和線性相位對于得到較好的設(shè)置時間是必須的。正如說明書中所示，對于電壓為1伏，增益為 1的 置時間的 輸入轉(zhuǎn)換之后，說明書中必須定義時間。 11 圖 11 驅(qū)動一個寄生負(fù)載 對于一個 1 伏變化，再一個誤差為 1 毫伏時的穩(wěn)定通信為 對于最好的穩(wěn)定時間，再頻響中可以允許很小或無峰值。用推薦的 時減少穩(wěn)定時間。特別毫的穩(wěn)態(tài)需仔細(xì)觀察在所提供的去藕電容對地的反饋電流。去藕輸出端能量的提供同主要的輸如能量的分開將會改善穩(wěn)態(tài)和調(diào)和扭曲特性。 正如典型性能曲線中所示， 輸入過載的恢復(fù)是非?？斓摹τ诜欠D(zhuǎn)操作，對負(fù)載電荷的過載恢復(fù)將會比正電荷快 翻轉(zhuǎn)輸入模型的操作，比如轉(zhuǎn)移阻抗運(yùn)放，不是建立在超過普通輸入電壓模型基礎(chǔ)上的輸入過載的恢復(fù)是很快的。不像指定的 載輸入不會導(dǎo)致輸出翻轉(zhuǎn)或關(guān)閉。超過所提供正電壓的輸入將會導(dǎo)致輸出翻轉(zhuǎn)和擺動，但死鎖不會發(fā)生。 調(diào)和扭曲 如典型性能曲線中所示， 附帶 100歐的負(fù)載實現(xiàn)極低的調(diào)和扭曲。一般來講，在低增益，低信號波動，低頻率和高負(fù)載時扭曲將會改善。圖 12 顯示，當(dāng)負(fù)載增加時，在第二調(diào)和扭曲處極大改善，而在第三扭曲處相對不敏感。對于測量的目的，當(dāng)增加增益到 +5 時，從說明書的列表可知，這些扭曲水平是增加的。窄帶通信系統(tǒng)講從第三低扭曲處受益，此時負(fù)載將提供極低的互感。 12 圖 12 5調(diào)和扭曲與負(fù)載的關(guān)系曲線 不同階段不同增益 在運(yùn)放中， 以提供極低的 誤差。對于一個彩電傳媒頻率，當(dāng)輸出電壓緩慢低于一定亮度范圍時，在說明書中所說，它的小信號增益和階段是變化的。對于一單個電視負(fù)載中的正 ，說明書顯示少于 。這個水平的成果對于商業(yè)可用電視檢測的精度是個挑戰(zhàn)?？梢岳靡粋€ 檢測系統(tǒng)作為檢測手段。 輸出驅(qū)動電路 以保證的輸出電流將驅(qū)動一個 100 歐超過完 全保證輸出電壓幅度為 的負(fù)載。最小性能曲線只有在低溫下可用。若伴有高壓輸出電壓和電流在大多數(shù)設(shè)備中均可用。許多要求的高速設(shè)備，例如驅(qū)動 ，需寬頻，低輸出阻抗的運(yùn)放。如圖 13 所示，當(dāng)超過某一頻率時， 持了一個很低的閉環(huán)輸出阻抗，此閉環(huán)輸出阻抗隨著頻率的增加而增加。 圖 13 小信號輸出阻抗與頻率的曲線 需考慮的熱量要求 13 許多操作環(huán)境下需降溫，就像下邊所描述的。最大期望的節(jié)點溫度將限制所允許的內(nèi)部最大驅(qū)散溫度。無論何時，最大節(jié)點溫度都不能超過 運(yùn)放操作時的節(jié)點溫度 可以通過 給出，總內(nèi)部消散功率 在輸出階段是為了傳送負(fù)載的消散功率加上靜止功率的復(fù)合。靜止功率可以簡化為具體的無負(fù)載時的電流與通過這部分的總的電壓的乘積。 將依賴于所需的輸出信號和負(fù)載。對于一個接地負(fù)載，當(dāng)輸出是一個固定的直流時，其最大值等于任何所提供電壓的一半。在這種情況下 ，其中 包括反饋網(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載。所指出的是在輸出階段的消散功率而不是負(fù)載決定內(nèi)部消散功率。正如一個例子，對 具體的最大 ， ，最大 需考慮的布局和內(nèi)部連接 對于像 樣的高頻運(yùn)放為了達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)性能，須細(xì)心地注 意布局參數(shù)，仔細(xì)地選擇外部元件。建議包括： 對于所有輸入或輸出信號端應(yīng)減少其對交流地的電容參數(shù)。在輸出和翻轉(zhuǎn)輸入端的寄生電容可以導(dǎo)致不穩(wěn)定性。在非翻轉(zhuǎn)輸入端它可以與源阻抗相互作用，從而導(dǎo)致無意地限制帶寬。為了減少不需的電容，在所有地和電源輸出或輸入附近的窗口應(yīng)開通。否則，在這個地方，地和電源將會是完整的。 減少從四個能量端到高頻 電容的距離。在節(jié)點處，地和能量端不應(yīng)過分靠近信號的輸入或輸出端。 4 端和 7 端連接起來作為輸入端來允許直接代替 8個端以執(zhí)行操作。輸出端的分開連接，將提供了最好的扭曲和設(shè)置 性能。避免縮小能量端和地的距離是為了減少端點和地的電感。在低頻時，有效地大電容也被使用。這些將被放置在稍微遠(yuǎn)離設(shè)備和在同一張 的好幾個設(shè)備之間。 外部零件的仔細(xì)選擇和放置，將有利于維護(hù) 高頻性能。電阻應(yīng)該是電抗類型。工作良好固定在表面的阻抗允許一個緊湊全面的布置。金屬薄片和碳合成的沿軸線電阻可以提供高頻性能，并且保持這些電阻盡可能的短。在一個高頻裝置中信14 號路徑上不要利用線圈式電阻。對于最低的寄生電容，考慮來自于精確阻抗產(chǎn)品的電阻。這類精度的電阻有小于 化的計生電容。 由于輸出端和翻轉(zhuǎn)輸入端對于寄生電容很敏感。對于包裝接點時，總是要放置反饋回路，設(shè)置增益，以及一系列輸出電阻。對于一個電壓跟隨的緩沖裝置，在板的有零件的一側(cè)，位于 6 端和 2 端一條寬路徑，將降低頻率響應(yīng)峰值。為了限制對于輸出交流地的寄生電容，我們應(yīng)確保在這條路中的地和能量端應(yīng)是開著的。 在這個板上同其它含有多種頻率成分設(shè)備的連接應(yīng)用短路，或通過在板上的直接連接傳送路徑。對于短路徑連接，應(yīng)考慮路徑和對于下一個作為一塊負(fù)載電容的輸入。地和電源以及在他們周圍開放的更為符合任意的，相對寬路徑 50 到 100被使用 ，從所推薦的 電容負(fù)載中，估計總的電容和負(fù)載 。盡管 義上對于執(zhí)行一個 5寄生負(fù)載起補(bǔ)償作用，低寄生負(fù)載并不需一個 如果一個長路徑是必須的，利用微分解或微線技術(shù)實現(xiàn)一個匹配阻抗的的傳輸，兩倍于終止傳送線的 6 增益的固有信號消耗是可以接受的。在板上一個 50 歐的外界電阻不是必須的，事實上一個高阻抗環(huán)境將改善扭曲，正如扭曲度與負(fù)載曲線中所示?；诎宀牧虾退谕穆窂匠叽缢x的具有特性阻抗的一個匹配電阻，在放大器的輸出路徑來使用，而作為一個終止轉(zhuǎn)轍器電阻在目的儀器的輸入端。 總的有效阻抗應(yīng)匹配路徑阻抗。復(fù)合的目的儀器最好作為單個分射線路來處理，每一個均有它們自己的終止序列。 給 一個高速插座部分是不被推薦的。多余的長度和由于插座點對點之間產(chǎn)生的電容對寄生網(wǎng)產(chǎn)生極端的麻煩，這些將不可能使其達(dá)到一個光滑，穩(wěn)定的響應(yīng)。最好的結(jié)果只有通過將這部分焊到板上才能實現(xiàn)。如果對于 裝需一個插座，高頻齊平的固定點將會是一個好的方法。 型和評估板 用 電路性能的技算機(jī)性能模擬是經(jīng)常有用的。當(dāng)解析電路和系統(tǒng)性能時，對電視和 大電路，這些尤為真實。由于它們 的寄生電容和感應(yīng)對于電路性能產(chǎn)生主要的影響作用。 型對來自于 門設(shè)備的磁盤也是可用的。15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28