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靠近接地摆动——单电源工作

时间:2019-09-10 作者:Bruce Trump 资深模拟工程师 阅读:
轨至轨放大器可产生极为接近接地的输出电压……但到底接近到什么程度呢?

轨至轨放大器可产生极为接近接地的输出电压……但到底接近到什么程度呢?我们谈的是CMOS运算放大器。当你正努力最大化输出电压摆动时,它常用于低压设计。这些器件的规格通常如下:

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这让它看起来,输出绝不会比15mV更接近接地,而最后一个15mV对于准确的零式测量至关重要。但请等一下……你的确需要仔细理解这种规格的所有状态。假设负载在两个电源端之间“半”连接。我们通常可在规格表的顶部看到这些状态,你会看一条如下声明…….

RL 连接至 VS/2.

在这种规格状态下,在输出靠近接地时,放大器必须通过负载电阻器吸取电流。它反映了放大器测试的方法,其确保它能够正确地输出和吸取电流。这是测试和规定放大器的一种明智、保守的方法,但它却不是连接你的负载的方法。假设你的负载如图1所示连接接地。负载电阻器实际帮助下拉输出至接地,而吸取电流也无需放大器。

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在这种状态下,大多数CMOS运算放大器的摆动均可非常接近接地—小于1到2毫伏。规格可能并没有重点说明这种能力,但其已显示在图中。图2表明,输出电压摆动与输出电流相关。该图可能受益于高精度,但你会看到在进行这种测试时输出电压与具体的电压轨相交,即±2.75V。单电源工作时,V-电源等于0V。

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现在,我需要增加一些附加条件。注意,在图3中,反馈网络参考接地。你需要考虑放大器负载的所有源,不仅仅只是RL。在这种情况下,R1 + R2为同RL并联的有效附加接地参考负载。但是,如果R1参考正电压,则输出接近0V时需要放大器来吸取来自反馈网络的电流,并且输出摆动无法非常接近接地。

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另一个附加条件。在同一块电路中,如果增益增高,则输入偏置电压可能会使你的输出摆动变小。例如,G=20时,如果输入为+1mV运算放大器的偏置电压,零输入将产生20mV输出。这不是由于输出摆动限制,而是偏置电压问题。当然,小负输入电压可带来极为接近0V的输出,但你的电路绝不会有负输入电压。

再次—反应式负载AC信号或许是一个例外。负载电流和电压与反应式负载不同相,因此输出电压接近接地时可能要求放大器来吸取电流。

最后—我们谈的是CMOS运算放大器。双极(BJT)运算放大器摆动无法如此接近接地。

低压、电池供电型电路具有挑战性,因为我们好像始终都在努力最大化电压摆动。较好地理解运算放大器的性能以后,你才能挤出更多的输出摆动,以接近接地。

原文请参阅: e2e.ti.com

查看更多请点击:《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器

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