放大器

<strong>作者：Charles Kitchin</strong>

<strong>简介</strong>

与分立半导体组件相比，使用运算放大器和仪表放大器能给设计师带来显著优势。虽然有关电路应用的著述颇丰，但由于设计电路时往往匆忙行事，因而忽视了一些基本问题，结果使电路功能与预期不符。本应用笔记论述了最为常见的设计问题并提出了实用的解决方案。

<strong>缺少直流偏置电流回路</strong>

最常见的应用问题之一是在交流耦合运算放大器或仪表放大器电路应用中，没有为偏置电流提供直流回路。图1中，一个电容串接在一个运算放大器的同相(+)输入端。这种交流耦合是隔离输入电压(VIN)中的直流电压的一种简单方法。这种方法在高增益应用中尤为有用，在增益较高时，即使是放大器输入端的一个较小直流电压，也会影响运放的动态范围，甚至可能导致输出饱和。然而，容性耦合进高阻抗输入端而不为正输入端中的电流提供直流路径的做法会带来一些问题。

在大多数实验室环境中，信号发生器、频谱分析仪等设备是单端仪器，用于测量高速差分放大器驱动器和转换器的失真。因此，测量放大器驱动器的偶数阶失真（例如二次谐波失真HD2，甚至阶偶数阶交调失真或IMD2）需要额外的器件，如巴伦和衰减器等，作为整体测试设置的一部分，以将单端测试仪器连接到放大器驱动器的差分输入和输出。

今天分享的文章通过不匹配信号的数学知识揭示了相位不平衡的重要性，并说明了相位不平衡如何导致偶数阶产物的增加（即变得更糟糕！）。文中还将展示了几种不同高性能巴伦和衰减器的权衡如何影响被测放大器的性能指标（即HD2和IMD2）。

<strong>数学背景 = 耶！</strong>

测试具有差分输入的高速器件（如模数转换器、放大器、混频器、巴伦等）时，幅度和相位不平衡是需要理解的重要特性。

当模拟信号链设计使用500 MHz及以上的频率时，必须非常小心，因为所有器件（无论有源还是无源）在频率范围内都有某种固有不平衡。500 MHz并不是一个奇妙的频率点，只是基于经验，这是大多数器件开始偏离相位平衡的地方。根据器件不同，此频率可能比这低得多或高得多。

我们来仔细看看下面的简单数学模型：

<strong>作者：Nathan Carter 和 Chilann Chan</strong>

数据采集、传感器信号调理以及输入信号变化范围较大的其他应用要求采用增益可选放大器。传统的增益可选放大器在反馈环路中用开关将电阻连接至反相输入，但开关电阻会降低放大器的噪声性能，增加反相输入上的电容，并提高非线性增益误差。在使用低噪声放大器时，增加的噪声和电容，非线性增益
误差，这些都将影响精密应用中的精度。

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<strong>作者：Jonathan Pearson</strong>

<strong>简介</strong>

电流反馈放大器(CFA)历来都不是跨阻放大器(TIA)的首选，因为它们具有较高的反相输入电流和反相输入电流噪声，可能比同等级电压反馈放大器(VFA)至少高出一个数量级。另外，许多系统设计师对 CFA 并不熟悉，因为不大愿意使用它们。然而，事实上，CFA 使用起来非常简单，而且在要求高增益、低功耗、低噪声、宽带宽和高压摆率的应用中，其性能可能超过VFA。其主要优势之一是，一个理想 CFA 的环路增益独立于其闭环增益，为此，CFA 可以实现出色的谐波失真和带宽性能，而不受其闭环增益的影响。

因超低的输入偏置电流和输入电流噪声，FET 输入运算放大器往往是 TIA 应用的首选，尤其是将低输出电流器件（如光电元件）用作输入电流源的应用。尽管 FET 输入放大器在诸多此类应用中技高一筹，但其速度却可能无法满足需要更快性能的系统要求。因此，在可以耐受较大噪声、速度更快的系统中，越来越多地将 CFA 用作 TIA。

<strong>作者：Charles Kitchin</strong>

<strong>简介与分立半导体组件相比，使用运算放大器和仪表放大器能给设计师带来显著优势。虽然有关电路应用的著述颇丰，但由于设计电路时往往匆忙行事，因而忽视了一些基本问题，结果使电路功能与预期不符。本应用笔记论述了最为常见的设计问题并提出了实用的解决方案。

<strong>缺少直流偏置电流回路</strong>

最常见的应用问题之一是在交流耦合运算放大器或仪表放大器电路应用中，没有为偏置电流提供直流回路。图1中，一个电容串接在一个运算放大器的同相(+)输入端。这种交流耦合是隔离输入电压(VIN)中的直流电压的一种简单方法。这种方法在高增益应用中尤为有用，在增益较高时，即使是放大器输入端的一个较小直流电压，也会影响运放的动态范围，甚至可能导致输出饱和。然而，容性耦合进高阻抗输入端而不为正输入端中的电流提供直流路径的做法会带来一些问题。

<strong>David Guo, 放大器应用工程师

Dave Kress，技术营销总监，马萨诸塞州威尔明 马萨诸塞州威尔明顿</strong>

<strong>放大器</strong>

ƒ * 将高源阻抗的小信号转换成低源阻抗的大信号
ƒ ƒ * 运算放大器、功率放大器、射频放大器、仪表放大器等
ƒ ƒ * 很多放大器都是通过组合运算放大器构建的
ƒ ƒ * 仪表放大器
ƒ ƒ * 差动放大器
ƒ ƒ * 电流检测放大器
ƒ ƒ * 可变增益放大器（VGA）

<strong>作者：Kagan Kaya</strong>

<strong>简介</strong>

射频(RF)和微波放大器在特定偏置条件下可提供最佳性能。偏置点所确定的静态电流会影响线性度和效率等关健性能指标。虽然某些放大器是自偏置，但许多器件需要外部偏置并使用多个电源，这些电源的时序需要加以适当控制以使器件安全工作。

本应用笔记概述了偏置时序控制要求和使用不同偏置条件的影响。本应用笔记还介绍了一种利用有源偏置控制器(如HMC980、HMC980LP4E、HMC981、HMC981LP3E、HMC920LP5E等)偏置射频/微波放大器的(最佳)解决方案。

西安交大知名教授、博士生导师杨建国老师最新力作《你好，放大器》（未修订版）新鲜出炉，第一时间免费电子版供大家下载。

本书内容概述——本书共用了以下6个章节、200多页的篇幅完成该系列书籍的第一部分，初识篇：

1. 放大器定义、分类和选择使用
2. 运算放大器的关键指标详解
3. 多种样的运算放大器
4. 使用放大器的共性问题
5. 典型放大电路分析
6. 仪器使用、焊接调试和撰写报告

<strong><a href="http://h.analog.com/China_ebook_hello_amp">详文请阅：你好，放大器</a></strong>

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<strong>模拟隔离技术</strong>

在许多应用中，传感器与接收数据的系统之间最好不要有直接的(“电流”)电气连接，这点有时甚至非常重要。这样可能是为了防止系统一半产生的危险电压或电流给另一半造成损坏的可能，或者是为了断开难以处理的接地环路。这即是所谓的“隔离”系统，而无电流连接却允许信号通过的布局则称为隔离栅。

隔离栅的保护是双向的，可能是其中一个方向需要保护，甚至可能两个方向都需要保护。一种明显的应用是，传感器可能意外遇到高电压，必须对其驱动的系统进行保护。或者，传感器可能需要与后级产生的意外高电压隔离开来，以保护其工作环境：例如防止传感器火花引起爆炸性气体点火，以及保护正在接受ECG、EEG或EMG监护的病人免受电击危害。ECG的情况比较有意思，因为可能需要进行双向保护：对病人必须采取保护防止意外电击；但是，如果病人的心脏停止跳动，则在利用除颤器尝试恢复心脏跳动时，必须保护ECG机，使其免受施加给病人的极高电压(>7.5 kV)影响。下面的图1总结了(模拟和数字)隔离放大器的各种应用。

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<strong>作者：Phillip Nanea和Paul Blanchard</strong>

<strong>简介</strong>

电路中的电流信息可提供有关电路状况的有用信息。电流监控电路广泛用于各种仪器仪表领域，以便实现保护、补偿和控制。电流监控的常见应用有电池监控系统、电机控制、过流保护和4 mA至20 mA系统。电流监控在音频等商业应用中也很有用。此类应用之一是监控音频放大器输出到扬声器的电流，以便提供音质补偿和保护。

本应用笔记聚焦于工作在高电压范围的扬声器输出电流监控电路。该电路使用的主要器件是D类放大器、AD8479和ADA4805-1。