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差動(dòng)輸入鉗位對運(yùn)算放大器的影響

發(fā)布時(shí)間:2019-08-13 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】運(yùn)算放大器在兩個(gè)輸入端之間的電壓應(yīng)大約為零,那么,在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器電路中這些二極管絕不會(huì)正向偏置……又或者,它們會(huì)正向偏置?
 
運(yùn)算放大器在兩個(gè)輸入端之間的電壓應(yīng)大約為零,那么,在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器電路中這些二極管絕不會(huì)正向偏置……又或者,它們會(huì)正向偏置?
 
之前,我們討論了運(yùn)算放大器用作比較器時(shí)(詳情:將運(yùn)算放大器用作比較器,可行么?),內(nèi)部差動(dòng)輸入鉗位二極管對運(yùn)算放大器的影響。我提出了一個(gè)問題——這些鉗位會(huì)影響運(yùn)算放大器電路嗎?
 
運(yùn)算放大器在兩個(gè)輸入端之間的電壓應(yīng)大約為零,那么,在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器電路中這些二極管絕不會(huì)正向偏置……又或者,它們會(huì)正向偏置?
 
稍微提醒一下,我們正在討論的是一些可能出現(xiàn)某些運(yùn)算放大器中的差動(dòng)鉗位二極管,請參見圖 1。
 
 差動(dòng)輸入鉗位對運(yùn)算放大器的影響
 
通常在基本非反相放大器配置結(jié)構(gòu)(包括一種簡單的 G=1 緩沖器放大器)中,可以看到運(yùn)算放大器電路的影響。
 
下面來看一下一個(gè)正向輸入步進(jìn)。輸出無法立即跟隨浪涌輸入電壓變化。如果輸入步進(jìn)大于 0.7V,則 D1 導(dǎo)電,從而影響非反相輸入。當(dāng)運(yùn)算放大器正轉(zhuǎn)向至其新的輸出電壓時(shí),運(yùn)算放大器輸入端的電流會(huì)突然增加至某個(gè)更高的尖峰值,參見圖 2。最終,當(dāng)輸出“趕上”輸入時(shí),一切又變好了。
 
 差動(dòng)輸入鉗位對運(yùn)算放大器的影響
 
許多應(yīng)用本身就是處理慢或者帶限信號(hào)的,其遠(yuǎn)低于運(yùn)算放大器的轉(zhuǎn)換速率,因此肯定不會(huì)出現(xiàn)這種情況。
 
在其他一些應(yīng)用中,即使輸入電壓快速變化,輸入端電流瞬態(tài)也不會(huì)對電路運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。但在一些特殊情況下,輸入電流脈沖會(huì)導(dǎo)致許多問題。一種值得注意的情況是多路復(fù)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
 
下圖顯示了這種系統(tǒng)的一個(gè)簡化案例,其只有兩條輸入通道。
 
 差動(dòng)輸入鉗位對運(yùn)算放大器的影響
 
本例中,多路復(fù)用器在通道 1 和通道 2 之間切換,因此要求 U1 的輸出能夠快速地從 -5V 轉(zhuǎn)換至 +5V。D1 正向偏置和由此產(chǎn)生的輸入電流瞬態(tài)通過多路復(fù)用器開關(guān),從而釋放 C2 的電壓。R/C 輸入濾波器通常用于在通道切換期間保持穩(wěn)定的電壓,但是電流脈沖部分對 C2 放電?,F(xiàn)在,C2 需要更多時(shí)間來重新充電至正確的輸入電壓,從而降低了復(fù)用速率,也即降低了精確度。
 
解決方法是為 U1 選擇使用一種沒有差動(dòng)鉗位的運(yùn)算放大器。如 OPA140 等FET 輸入放大器,均擁有低輸入偏置電流(以便減少 MUX 串聯(lián)電阻的負(fù)擔(dān)),并且沒有差動(dòng)輸入鉗位,極為適合多路復(fù)用輸入。OPA827 在大多數(shù)應(yīng)用中都表現(xiàn)優(yōu)異—FET 輸入、非常低的噪聲、高速且穩(wěn)定快速。但是,它有一些差動(dòng)輸入鉗位,因此 OPA827 或許并非運(yùn)算放大器多路復(fù)用器的最佳選擇。
 
之前的博文重點(diǎn)討論了差動(dòng)鉗位,介紹了使用各種運(yùn)算放大器類型的一般原則。詳情請參閱《將運(yùn)算放大器用作比較器,可行么?》。 我并不想讓讀者產(chǎn)生這樣的印象:差動(dòng)輸入鉗位運(yùn)算放大器有風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)該避免使用,但事實(shí)并不是這樣的。少數(shù)情況下,它們會(huì)影響您的電路。但如果知道這一點(diǎn),您就不會(huì)做出盲目的選擇。
 
您發(fā)現(xiàn)差動(dòng)輸入鉗位在其他方面影響到您的電路嗎?
 
 
 
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