Operasyonel yükselteçler (op-amps) analog sinyal işlemenin iş yollarıdır, sensör şartlılığı yüksek hızlı iletişim için sayısız uygulamadan hizmet eder. Birçok tasarım seçimi arasında bir mühendis yüzleri, gerilim geri bildirim (VFA) ve mevcut geri bildirim (CFA) topolojileri, her bir derinlik mühendisi için optimal yükselteçli uygulamadan kaçınır ve genel sistem istikrarına engellenir.

Gerilme Geri Dönüşümlerinin Temelleri

Gerrici geri bildirim yükselticileri çoğu introductory elektronik kurslarda öğretilen klasik af-amp topolojidir. giriş aşaması, yüksek çözünürlükte bir gerilimden oluşur (sonrası uzun bir çift) geri bildirim ağı - genellikle girişten gelen küçük bir gerilim farkı - yükseltici girişlerden gelen bir yükyü yüksek çözünürlükte tutmak için bir sanal baskıya dönüştürülür.

Bir VFA'da, kapalı-loop kazanı tamamen geri bildirim direnicilerin oranı ile belirlenir. a GBW of 10 MHz'in bir kazanım aracına sahip 1 MHz bant genişliğine sahip olması (%) ve 100 kHz'yi bir kazanç elde etmek için sürekli olarak: kapalı-loop kazançları, mevcut bant genişliği azalır. Örneğin, bir GBW'nin 10 MHz'i bir kazanç elde etmesi durumunda bir VFA'ya sahip.

Gerilme Geri Dönüşümünün Anahtar Özellikleri

  • [FONT:0) Yüksek giriş engellendi:[Dönetici:[Dönetici:0)Differing küçük sensör sinyalleri yükleme kaynağı olmadan.
  • [FONT:0) Düşük çıktı engellendi: [Dönetici: [Dönetici:0]Dörtücük sahne, kapasiteli yükleri veya sonraki aşamaları sürmek için güçlü bir sürücü yeteneği sağlar.
  • [[Düzücü DC hassas:[Dönetici:[Dönetici: 0) VFA'lar genellikle düşük dengeleme gerilimi, düşük giriş önyargılı akım ve yüksek açık-loop kazanırlar, onları hassas araçlama ve düşük frekanslı filtreleme için uygun hale getirirler.
  • [FONT:0]Stable sıcaklık üzerinde kazanır: [Dönetici: [Dönetici:0] Kapalı-loop kazanı öncelikle metal film direnişçilerle çok istikrarlı hale getirilebilir.

Gerilme Geri Dönüşümleri

  • [FONT:0)Band geniş sınırlama yüksek kazanımlarda: Sabit GBW ürünü, yüksek kazanç gerektiğindeki kullanılabilir bant genişliğini kısıtlar.
  • [FONT:0)Stability tazminatı:[Döneticiler, tüm geri bildirim yapılandırmalarında istikrar sağlamak için iç tazminat kapasitörler gerektirir; bu tazminat, en yüksek achievable hızını azaltır.
  • [FONT:0]Poor düşük tedarik gerilimlerinde aşırı orantı: [Dönetici: 1) Borç kapasitesinin mevcut giriş aşaması tarafından şarj edilmesi gerekir, bu genellikle sınırlı, birçok genel amaçlı parça için mikrosaniye başına birkaç voltluk oranları ile sonuçlanmalıdır.

Mevcut Geri Bildirim Ampilitelerinin Temelleri

Mevcut geri bildirimler VFA mimarisinden radikal bir şekilde hareket eder. Farklı bir çift yerine CFA, girişin yüksek çözünürlükte bir kombinasyona dönüştüğünü ve transimpedans aşamasına (tipik olarak ortak bir ata transistör) karşı çıkıyor, ancak geri bildirimde bulunuyor (veya dışarıya çıkıyor).[D)[Dönder)[Dönder)[Dönder)[Döneticileri yüksek çözünürlükte ayarlandığından [Döneticileri)[TDüzemeler)

CFA'da, kapalı bant genişliği öncelikle [[Düzgeler:0)[Düzesel · 8|Dönetici:2][Dönemli: 3 ) ve yüksek hızlı parçalar için parasitik kapasiteye sahip olmak, bant genişliği kapalı alana bakılmaksızın neredeyse sabit kalır.

Mevcut Geri Bildirim Ampilitelerinin Anahtar Özellikleri

  • [FONT=0) Yüksek oran:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜSÜSÜŞÜNCÜSÜSÜŞÜN:0)Yüksek oranda yüksek oran:[DÜye Olmayanlar: [DÜyeler: 0,6,5) Çünkü CFA’nın iç düğümleri düşük dürtüde çalışır ve yarıküresel bir ücretle sınırlı değildir.
  • [FONT=0)Constant bant genişliği vs. kazanır: Kapalı-loop bant genişliği, yüksek frekanslarda yüksek kazanç sağlar.
  • [FONT:0)İyi büyük imza performansı: Yüksek slew oranı mükemmel tam güç bant genişliğine dönüşür, yükselteçin büyük baskıları bozmadan yüksek frekanslarda dağıtmasına izin verir.
  • [FONT:0) Düşük giriş, node'yi engellemez: Bir CFA'nın girişleri düşük bir şekilde (tipsiz olarak birkaç on ohms), bu da tampon ve transimpedans topolojinin bir sonucudur.

Mevcut Geri Bildirim Ampilitelerinin Geri Dönüşümleri

  • [FONT:0) Düşük giriş (daha fazla değil): [Dönlendirme:0) Düşük giriş (örneğin, VFA'nın çok yüksek kaynak hatası olarak yüksek değildir.
  • [FONT:0]Critical feedback dirençli değer: Üye değer, bant genişliği veya oscillation., stabilite ve optimal frekans yanıtını korumak için dar bir aralıkta seçilmelidir.
  • [FONT:0) Yüksek gürültü ve bozulma:[Dönetici:[Dönder:) CFA'dan daha yüksek giriş gerilimi gürültüyü genellikle VFA'dan daha yüksek bir şekilde üretebilir ve onların bozulma performansı dış direnç değerlerine karşı hassas olabilir.
  • [FONT=0]Temperyature ve süreç duyarlılığı: Açık-loop transimpedans kazanı, bir VFA'nın açık-loop gerilim kazançlarından daha fazla sıcaklık ve üretim sürecine değişir, bazı düşük frekanslı hassasiyet uygulamaları daha az öngörülebilir hale getirir.

Detaylı Karşılaştırma: Gerçeği - Current Feedback

Seçim sürecini yönlendirmek için mühendisler, her performans eksenini kırarak birkaç temel ölçüm tarafını değerlendirmelidir.

Band genişliği ve İlişkisi

Frekans geri dönüşüm yükselticileri için, kazanç- bant genişliği ürünü sürekli olarak sabittir. kapalı-loop 3 dB genişlik kazanır.Bu doğrudan ticaret-off yaratır: yüksek girişler, alt frekanslarda çalışmalıdır.Mevcut geri bildirimler yükselteçleri, otomatik kazanç elde etmek gibi yüksek frekanslarda değişkenliği desteklemeli (AGC) döngüler veya geniş telekomünikasyon grupları.)[Döneticileri değiştiremez.

Slew Rate and Large-Signal Davranış

Slew oranı - çıktı geriliminin değişebileceği maksimum oran - genellikle yüksek frekanslarda büyük amplimal sinyalleri üretmek için yükseltilebilir.VFA'da, iç tazminat kapasitör (Miller kapasitor) mevcut olan giriş aşaması tarafından şarj edilmelidir, bu genellikle yeterli sayıda mikroample sınırlıdır.

Impedance

[FONT:0)Input engellendi: [Dönetici: [Dönetici: 0] VFA'lar her iki girişte yüksek giriş (genellikle > 10 MULLD DC'de), bu, sensörler ve hassas analog ön uçları için idealdir.

[FONT:0]Output engellendi:[Döneticiler yüksek frekanslarda yüksek oranda daha düşük verim elde edebilir (tipik olarak 10 ULL açık-loop'un altında 10 ULLD'nin altında ve geri bildirim nedeniyle kapalı döngüde çok daha düşük).

Gürültü Performansı

Gerriciler genellikle düşük giriş gerilimi gürültüsü (örneğin, 1 nV/pilot prim parçaları için) mevcut geri bildirim yükselticilerinden (tipik olarak 2-10 nV/ UTCHz) daha düşük gecikmeli önyüklemeler için, VFA genellikle gürültü cezaları nedeniyle daha fazla gürültüyü tercih eder.

Stability and Stage Margin

VFA'lar birliğe sahip olmak için içsel olarak telafi edilir, yani faz marjı kapalı havuz için yeterli kalır.()[Dörtücüler yüksek kazanç uygulamaları için geri yüklemeye rağmen, düşük kazanımlarda daha iyi bant genişliği sunar.

Güç Supply ve Dissipation

Modern CFAs often work on lower Supply voltajıs (e.g., ±5 V) ve yüksek çıktı akımları sunmak, onları portatif ve yüksek oranda yüksek orandaki sistemler için uygun hale getirmek için daha iyi bir güç sunar. Ancak, bir CFA'nın şimdiki mevcut olan eğimli VFA'dan daha yüksek olma eğilimindedir.

Uygulama Rehberliği: Her Topolojiyi Ne Zaman Seçilir?

Tek bir topoloji evrensel olarak üstün değildir. Seçim, tasarımın belirli performans önceliklerine bağlıdır.

Gerilleştiriciler En İyi For

  • Hassasiyet aracı (biz mahalle ölçekleri, termo çift yükselteçleri, ECG cephesi biter) düşük dengeleme gerilimi ve düşük kayma gerektirir.
  • istikrarlı kazanç bant genişliği ticaret-offs (e.g., düşük frekanslı filtreler 1 MHz'in altındaki kesme frekansları ile).
  • Mikrofonlar veya fotodiodes gibi sensörler için düşük çözünürlükler.
  • Yüksek ışınlı sensör arabirimleri (pH probes, pastazoelektrik sensörleri) giriş yüklemesinin en aza indirilmesi gerektiği.
  • Sıcaklık üzerinde çok düşük çıktı gerektiren uygulamalar ve hassas DC doğruluk gerektirir.

Mevcut geri bildirimler en iyi For Current Feedback Amplifiers Are Best For For For

  • Yüksek hızlı iletişim (video dağıtım, kablo sürücüleri, optik transimpedans yükselteçleri).
  • Wideband otomatik kazanç kontrolü (AGC) sürekli bant genişliğini korumak için kazanılması gereken devreler.
  • Hızlı yerleşme süresini gerektiren Pulse yükselteçleri ve ADC sürücüleri (örneğin, < 5 ns to 0.1%).
  • Yüksek frekanslı yük sınırlamalarının başka türlü bozulmaya neden olacağını yüksek frekanslı aktif filtreler.
  • Yüksek akım çıkış aşamaları (örneğin, lazer diyot sürücüleri) hem hız hem de çıkış sürüşüne ihtiyaç duyuyor.

Doğrusal Ampirasyonu Seçin: Pratik Bir Karar Akışı

Bir af-amp seçimi görevi ile karşı karşıya kaldığı zaman, bu adımları üstolojiyi daraltmak için takip edin:

  1. [FONT:0) Gerekli kapalı toplayıcı genişliğini ve kazanımı İstenen kazançta bant genişliğinin aynı GBW ile bir VFA'nın ne teslim olabileceğini aşması gerekir, CFA büyük olasılıkla gereklidir.
  2. [FONT:0] Kaynak yetersizlik için; Yüksek hacimli kaynaklar için (>10 kULL), VFA düşük maliyetli kaynaklar için yükleme hataları tercih edilir.
  3. [FONT=0)Evaluate slew oranı gereksinimleri. \( \text{FPBW} = \frac{\text{SR}} \pi V {pk}} \) Eğer sinyalin en yüksek frekansı 100 V / μs üzerinde bir oran gerektirir, bir CFA'yı düşünün.
  4. [FONT:0) Gürültü kısıtlamalarına dikkat edin.[[Dönetici:0) Sinyal-to-noise oranı 1 MHz veya daha fazla bant genişliği üzerinde 100 dB daha iyi olmalıdır, düşük bir VFA genellikle daha güvenli bir seçimdir.
  5. [FONT:0]Review stabilitesi ve tazminat.[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜSÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜŞÜNÜ:0]Üye Olmayan Birliğe Sahip Olan Tasarımlar İçin[DÜye Olmayanlar İçindeki Kararlar ve PCB düzeninin Parasitik İndükten Kaçması Gerekenleri Bazında Karar Vermek İçindekiler İçindekiler.

Gelişmiş düşünceler: Yüksek Hız Layout ve Geri Bildirim Ağı

Yüksek hızlı CFAs (saygılı geniş ürünler >100 MHz) ile çalışırken, küçük parasitik kapasitanslar ve indüktörler dramatik olarak devre performansına sahip olabilirler. geri bildirim dirençler fiziksel olarak giriş pimine yakın olmalıdır ve PCB izlerinin minimum olması gerekir, çünkü giriş engeli düşük maliyetlidir, ancak geri bildirimde 50 MHz'in üzerinde durgunluğa ve en iyi şekilde sabit kalır.

Başka bir nuance, distiyon ve geri bildirim arasındaki ilişkidir. Birçok CFA veri sayfası önerilen birHAD:0)R)[Dönetici: 3 ) Bu aralığın dışında ameliyat edilen üçüncü sipariş kesintisi de en aza indirmektir.

Modern yarı iletken süreçler VFA ve CFAs arasındaki hatları bulanıklaştırdı. Bazı üreticiler, ADC'leri ve CFA tarzı bir geçiş aşamasını ve orta bant genişliğini ve yüksek oranda kesintiye uğratmadan "tarafsız" geri bildirimlerini sıklıkla kullanıyor, ancak mevcut geri bildirimleri ADC'leri ve geniş bant genişliğini ADC'leri sürüş için çok yüksek oranda azaltıyor.

Uygulama mühendisi için, anahtar alıcı, tek bir yükseltici topolojinin tüm metriklere hükmedmesidir.Dönderlik yükselticileri, düşük gürültü ve yüksek giriş engelleyicileri, en düşük ve orta hızlı uygulamaları için varsayılan olarak ayarlamaları gerekir.Mevcut geri bildirimler yükselticileri yüksek kazançta nerede muhafaza edilmelidir, ki bu da sert oranların son derece hızlı olması gerekir ve kaynak engelleyicisi düşük olduğunda.

Bu topolojilerin iç çalışmalarında daha fazla okuma için, ana analog yarı iletken üreticilerden başvuru notlarına başvurun. 03.Bölümler “Current Feedback Amplifier”) ile ilgili ayrıntılı bir anket sağlarken, CFA Design'nın genel bakış açısını sağlar.).Texas Instruments’un uygulama notu “Voltage Feedback Ops”

Bir sonraki projeniz bir gerilim geri bildirim yükselticisinin sabit güvenilirliğini veya mevcut geri bildirimin hızını talep ederse, farklılıklarının net bir anlayış, devrenizin performans hedeflerini güvenle karşılayacağını sağlayacaktır.