放大器和线性产品噪声工具的使用体验分享

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放大器和线性产品噪声工具的使用体验分享 [复制链接]

 

这款在线工具主要用于设计、仿真和计算关键指标，以验证和提高信号链设计的精度。

那么我们首先从最基本的实例入手进行练习和熟悉。

 

这个界面主要介绍 输入的差分电压模式，那么关于差分电压的优点我们可以在复习一下：

差分电压输出的意义在于可以消除共模干扰，提高信号的稳定性和精度。传感器的差分电压输出是通过将传感器的两个输出端口的电压进行差分运算得到的，从而消除了两个输出端口的共模噪声。差分电压输出可以通过差分放大器来实现，差分放大器将两个输入信号进行放大，并输出它们的差值。

差分信号在0到10kHz的区间中的传递函数可以通过对差分放大器进行频率响应分析来求解。频率响应分析可以采用Bode图法或者传递函数法来进行。对于差分放大器，可以将其等效为一个电路模型，然后根据该模型进行频率响应的计算和分析。

输出阻抗可以用差分放大器的输出阻抗公式来计算。差分放大器的输出阻抗取决于其内部电路结构和元件参数。一般情况下，输出阻抗较低，可以忽略不计。

以下是一些相关网站链接，供您参考：
1. 传感器差分信号放大器设计与应用：https://www.maximintegrated.com/cn/design/technical-documents/app-notes/5/5902.html
2. 差分放大器频率响应分析：https://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_5.html
3. 差分放大器输出阻抗计算：https://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_6.html

 

 

差分放大器是一种放大差分信号的电路，通过将两个输入信号进行差分运算并放大差值，从而得到差分输出。差分放大器通常由运算放大器（Op Amp）或仪器放大器（In Amp）构成。

Op Amp（运算放大器）是一种高增益、差分输入的放大器，具有很高的输入阻抗和低的输出阻抗。它通常由多个晶体管和电阻组成，可以提供非常高的电压增益，并且具有很好的线性性能。Op Amp常用于模拟电路中的信号放大、滤波、运算等应用。

In Amp（仪器放大器）是一种特殊的差分放大器，具有更高的增益、更高的共模抑制比和更低的输入偏置电流。它通常用于测量和放大微弱信号，对共模噪声有更好的抑制能力，适用于精密测量和传感器信号处理等应用。

放大器的增益由多个参数决定，包括放大器的电路结构、电阻值、电容值等。常见的放大器增益参数有：
1. 开环增益（Open-loop gain）：放大器在开环状态下的增益。
2. 闭环增益（Closed-loop gain）：放大器在闭环状态下的增益，由反馈电阻决定。
3. 带宽（Bandwidth）：放大器能够放大信号的频率范围。
4. 输入阻抗（Input impedance）：放大器对输入信号的阻抗。
5. 输出阻抗（Output impedance）：放大器对输出信号的阻抗。

共模输出是指放大器输出端口同时输出的共模信号，即两个输出端口的电压相等。共模输出的优势在于可以提供对共模干扰的抑制能力，使得差分信号更稳定和准确。

以下是一些相关网站链接，供您参考：
1. Op Amp（运算放大器）基础知识：https://www.electronics-tutorials.ws/opamp/opamp_1.html
2. In Amp（仪器放大器）基础知识：https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/what-is-an-instrumentation-amplifier.html
3. 放大器的增益参数解释：https://www.electronics-tutorials.ws/amplifier/amp_4.html
4. 共模抑制比（CMRR）解释：https://www.analog.com/en/analog-dialogue/articles/common-mode-rejection-ratio-cmrr.html

下面我们详细了解一下下载附件  保存到相册

2023-9-26 15:26 上传

 

LTC6733经过优化，可将全差分或单端输入信号转换为低阻抗、平衡的差分输出，适用于驱动高性能模数转换器（ADC）。放大器的平衡差分特性提供了偶数阶谐波失真消除，以及对共模噪声（如电源噪声）的低易感性。负载对地电容大于50 pF或差分电容大于25 pF时，应与每个输出端的10Ω至50Ω串联电阻解耦，以防止振荡或振铃。

再详细的内容请读者自行阅读手册。下面进入下一页

 

滤波器可以分为单端（single-ended）和差分（differential）类型，以满足不同的应用需求和信号处理要求。

1. 单端滤波器：单端滤波器是最常见的滤波器类型，它处理单个信号线上的信号。单端滤波器适用于单端信号源和单端负载的应用，例如音频放大器、功率放大器等。

2. 单端到差分滤波器：单端到差分滤波器将单端信号转换为差分信号，它适用于需要差分信号进行处理的应用，例如高速数据通信、差分放大器等。单端到差分滤波器可以提供更好的共模抑制比（CMRR），抑制共模干扰信号。

3. 差分滤波器：差分滤波器处理差分信号，它适用于差分信号源和差分负载的应用，例如差分放大器、差分输入的传感器信号处理等。差分滤波器可以提供更好的噪声抑制和信号处理性能。

设计这些类型的滤波器的目的是根据具体的应用需求，选择合适的信号处理方式和电路结构，以实现所需的信号处理功能和性能指标。

 

这样配置的滤波器是一个低通滤波器，具有以下特点：

1. 低通滤波器：该滤波器允许低频信号通过，而抑制高频信号。因此，它可以用来滤除高频噪声，只保留低频信号。

2. 差分滤波器：该滤波器是一个差分滤波器，它对输入信号的差分进行滤波。差分滤波器通常用于处理差分信号，例如传感器测量的差分信号。

3. 一阶滤波器：这是一个一阶滤波器，意味着它具有一个极点（pole）。一阶滤波器的频率响应在截止频率处以20dB/decade的斜率降低。

4. 截止频率：该滤波器的截止频率为32kHz，这意味着在该频率以上的信号将被滤除或衰减。

5. 增益：该滤波器的增益为1，表示它不对信号进行放大或衰减。

该滤波器的电路图和具体参数可以根据您的需求进行设计和实现。您可以使用电子设计软件或计算工具来计算和模拟滤波器的性能。

以下是一些相关网站链接，供您参考：
1. 低通滤波器基础知识：https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_2.html
2. 差分滤波器设计与应用：https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_7.html
3. 一阶滤波器频率响应分析：https://www.electronics-tutorials.ws/filter/filter_3.html

下面我们看看这个里面的关键器件特性

 

ADA4896-2/ADA4897-1/ADA4897-2完全免受ESD事件的影响，能够承受2.5 kV的人体模型ESD事件和1 kV的充电设备模型事件，且没有测量到性能下降。如图44所示，精密输入由电源和输入设备对两端的二极管箝位之间的ESD网络保护。

对于大约0.7V以上的差分电压，二极管箝位开始导通。电流过大可能会因过热而造成损坏。如果输入端子之间必须保持较大的差分电压，建议将通过输入钳位的电流限制在小于10 mA。尺寸适合预期差分过电压的串联输入电阻器提供所需的保护。

 

这是输入级和保护二极管的图

对于高于正电源0.7V以上的输入电压和低于负电源0.7V以下的输入电压，ESD箝位开始导通。如果预计会出现过电压情况，建议将输入电流限制在10 mA以下。

最后我们来看一看

 

LTC6655电压基准需要一个0.1µF或更大的输入电容器，该电容器位于零件附近，以提高电源抑制能力。还需要一个值在2.7µF和100µF之间的输出电容器。输出电容器对稳定性、导通时间和稳定行为有直接影响。选择低ESR的电容器以确保稳定性。与输出电容器（ESR）串联的电阻在输出缓冲器传递函数中引入零，并可能导致不稳定。2.7μF至100μF的范围包括几种类型的电容器，这些电容器很容易作为通孔和表面安装组件使用。建议保持ESR小于或等于0.1Ω. 电容和ESR都与频率有关。在较高频率下，电容下降，ESR增加。为了确保稳定运行，输出电容器应具有100kHz的要求值。

最后这个工具提供了所有相关仿真文件和数据表格的下载！给我的体验就是，虽然有一个单机版的ltspice工具，但是如果能够在网页端直接进行仿真则是更好的选择。

这样也省去了开发者在一些安装和电脑性能方面的烦恼。