Operasyonel Ampirik Tedarik Topolojileri: Tek-Supply vs. Dual-Supply Design

Operasyonel yükselteçler analog sinyal işlemenin çalışmalarındandır, sinyallendirme zincirlerinde ortaya çıkar, aktif filtreler, ses önbellekleri, sensör arabirimleri ve sayısız diğer devreler.Her ikisine de ortak ve iki ortak değerde de aynı geri bildirim ilkelerinden yararlanırken, temel olarak farklı kısıtlamalar getirirler, sinyal salımı, giriş yaygın sistem karmaşıklığı, gürültü bağışıklığı ve genel sistem karmaşıklığı.

Core Op-Amp Constraints, Supply Rails tarafından Şekillendi

Tedarik topolojinin etkisini anlamak için, biri ilk olarak gerçek af-amps idealden nasıl beslediğini takdir etmelidir. Özellikle, güç rayları tarafından doğrudan sınırlandırılır: ortak mod gerilimi aralığı (V) ve çıktı gerilimi (V[FLT) ve çıktı gerilimi hızlanır (V).

Normal bir sistemde ±15 V raylı sistemler, V) #[D) Genellikle negatif rayın ötesinden biraz ötesinde, giriş aşaması mimarisine bağlı olarak (örneğin, PNP vs. NPN diferansiyel çiftleri) uygun şekilde çalışır.

Tek-Supply Op-Amp Devreleri

Tek bir retorik amorfik olarak, sadece bir tedarik gerilimi ile zemine atıfta bulunur.Af-amp'in çıkışı, pozitif rayın yakınında bir oturma gerilimine yakın bir yerden çıkabilir. Çünkü birçok gerçek dünya sinyalleri, ses veya sensör çıktısı gibi, bipolar (swinging above ve bir referans noktasının altında), tasarımcının sinyali bir orta sınıf referansa kaydırması gerekir, genellikle bir sanal zemine yakın bir şekilde adlandırılmalıdır.

Sanal Zemin ve Ağları

Tek başına tasarımdaki temel zorluk, giriş sinyaline yanmaktır, böylece af-amp'in ortak noktası içinde kalır ve mevcut baş odasındaki çıkış hıza doğru ilerler.Bir direnç kaynağının sabit bir orta-tevreli gerilim yaratır. 5 V tedarik için, bir çift 10 kULLm direnç gösterir.Bu gerilim 2.5 V. Bu gerilim, herhangi bir sinyalin orta-tavapsız girişine uygulanır.

Bu önyargı ağının imkansızlığı kritik bir ticaret-dönüşüm sunar. Boşluk olmayan dirençle birlikte (R[D:0)EQ[D:0) = R1||R2), af-amp'ın geri dönüşü olmayan 10 μV'nin geri dönüşü ile ilgili olarak, ADF'nin giriş noktası ile birlikte, ALDD'nin doğrudan 10 k / 2'ye karşı dağılımını sağlar.

Multi-Stage Systems için Sanal Zemini Geçin

Birden fazla op-amp aşamaları tek bir dirençle paylaşıldığında, düşük AC yönlendirmesine yardımcı olabilir, ancak yüksek performanslı tasarımları için, bir gerilim takip eden bir ayarlayıcı ile zemine yol açmanız gerekir.Bu, önyargının mevcut yüklerin ne kadar istikrarlı kalmasına yardımcı olur.

AC darbesi temel hale gelir. Bir giriş kapasitelisi, sinyal kaynağıyla birlikte herhangi bir DC dengelemeyi kaynaktan alır ve işletim noktasının kurulmasına izin verir. Benzer şekilde, bir çıkış kapasitesi ve sonraki aşamaya ulaşmada giriş, 10 Hz yüksek frekanslı ağ bileşenleri ekler ve yüksek frekanslı bir yüknün kritik olup olmadığını hesaba katabilir.

Common Single-Supply Topologys

Tek tedarikle AC amplifikatörün kullanılması, önyargısız yükseltilmeye karşı bir gerilim bölmektir. Geri bildirim ağı, girişten gelen girişe ve giriş sinyali bir dizi dirençle beslenir.The cleors appears as open circuits, force to detect at the negative at the inverting input, the non-inverting input is negativeed at the printed at the input signal is fedor.In the gain is still –R

Tek başına artırılmış amorflar bataryaya karşıtlık, el tıbbi cihazlar ve düşük gerilim sensörü arayüzleri ile ürünler, dmizing headroom constraints gibi.) veya [[Döneticiler:2)))) olarak tasarlanmış bir sinyal kaynağı için, sadece demiryolu-çiçekli giriş ve çıkış için tasarlanmıştır (RRIO) düşük gerilimlere yönelik operasyon, düşük gerilimlere karşı çalışır. Birçok modern mikro kontrol cihazı, bu tür bir sinyal yönlendirme gerektirir.

Tek-Supply Harekâtı Sınırlamaları

Tek-toplayıcı devreler, önyargı ve darbe için daha pasif bileşenler tüketmektedir. Çıktılar DC veya çok düşük frekanslı ölçümler için kabul edilebilir bir alt nokta ile geçiş yapabilir.If a single dirençli bölme cihazı birkaç yüz milivolts from AC coupling, the current can be able to the correct to the correct to the virtual ground must be able to source and lavabo current.If a single sensitiveive partitionr is used to negative multiple steps, the current the signals flow to one op-amp-ampiyon.

Bir diğer sık sık sık sık tartışılan konu, tedarik ve giriş sinyallerinin başlangıç davranışıdır veya referans node olduğunda, sanal zemin bunu azaltmak için on milisaniye alabilir.

Çift-Supply Op-Amp Devreleri

Çift retorik bir şekilde artırılmış bir asimetrik ve yaygın bir zemine göre negatif bir gerilim kullanır. Klasik ±15 V rayları laboratuvar ekipmanları ve profesyonel ses dişlilerinde tipikdir. Zemin referansı raylar arasında karesel olarak oturur, bu yüzden sinyallerin üzerinde simetrik olarak 0 V hızlanmış hileler olmadan hızlanabilir.

Doğrudan Coupling ve Signal Range

Zemin doğal sıfır imzalı referans olduğundan, iki retorik devreler DC çiftliği olmayan girişten çıktıktan DC çiftleştirilebilir. Çift malzemelerle ilişkili bir inverting ampliser, iki retorik DC devrelerine ihtiyaç duymadan ±10 V girişi sinyalini genişletin ve DC'ye karşı çıkabilmenin düşük frekanslı ruloyu ortadan kaldırın.

Baskı gerilimi her iki demiryoluna da yaklaşabilir, sadece af-amp'ın çıkış aşamasıyla sınırlı olabilir. Rail-to-rayış ikilisi var, ancak hatta standart cihazlar gibi KAYITT:0)NE5532).OPA2134).

Power Supply Symmetry ve PSRRR

Çift malzemeler iki gerilim düzenleyici veya bölünmüş bir DC-DC dönüştürücü gerektirir. Bu, maliyet ve yönetim alanı ekler. Ancak, bağımsız ve negatif raylar genellikle güç tedariki geri ödeme oranını artırır (PSR) profesyonel karıştırma konsolları ve hassas ölçüm araçlarıyla ilgili olarak, ticaret-off, artan zemin döngüleri ve her iki yıldızdan gelen geri dönüşlerin her iki katına çıkması için potansiyeldir.

Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları Uygulamaları

Ses işlemede çift-toplayıcılar (eşitli yükselteçler, geçitler, mikrofon önampler), analitik araçlama (parçalı yükselteçler, fotodiode transimpedans amps), ve simetrik klipler gerektiğinde aktif filtreler. Ayrıca yüksek gerilimli pastazo sürücüleri ve analog bilişim modüllerinde de yaygındır.

Headroom ve Dynamic Range: Bir Quantitative Karşılaştırma

Bir achievable dinamik aralığı bir af-amp devre doğrudan tedarik gerilimine ve üstolojiye bağlı olarak, tek bir 5 V tedarikiyle desteklenen bir sistem olarak kullanılabilir.Dış, V)[FLT))[D)[D)[D)[D)[Dövücük/D)[Dövücük/D)[D)[Dönetici)[Düzücük/S/S/S)[D)[Düzücük/S/Sürücücük)

Şimdi, ±2.5 V demiryolu ile iki rejit sistemi düşünün. Cihazın içindeki toplam gerilim 5 V'de aynıdır, çünkü gerçek zemin referansı etrafında mevcut 4.9 V)PP).

Bu fark yüksek seviyeli sistemlerde kritik hale gelir. Bir uygulama, 90 dB'nin aynı SNR'ye ulaşmak için bir sinyal-to-noise oranı (SNR) gerektirir, bir tek ayarlı 5 V sistemi, 775 μV RMS'nin altındaki bir gürültü zeminine ulaşmak için, iki rejit sistemi daha yüksek bir SNR veya alternatif olarak, daha düşük bir af-tavre sahip olabilir.

Gürültü, Distortion ve PSR

Sanal alan tek başına devreler, doğrudan sinyal yolundaki ısıtıcıya enjekte edilir.Kapalı ağdan gelen dirençler, özellikle yüksek çözünürlüklülarda gürültü zeminini sınırlayabilir. Dual-e-ely devreleri bu ekstra gürültü kaynağını doğrudan bir dirençle dışarı atarak doğrudan bir dirençle engelleyebilir. Ek olarak, tek kullanımlık devreleri, çıkış noktalarının tedarik raylarını kullanarak daha yüksek bir bozulma gösterebilir.

Güç tedariki reddedilmesi de etkileniyor. Çifte reçel bir sistemde, raylarda gürültü genellikle yaygındır, ancak hatanın çift-enformasyon aşamasında reddedilebilir. Ortak bir uygulama düşük bir damla düzenleyici (LDO) için doğrudan bir garanti ve doğrudan çiftlerin yanlı ağa girmesine izin vermek için referans edilir. Proper atlama ve dikkatli PCB düzeni her iki durumda da önemlidir, ancak hatanın marjı iki kez daha geniştir.

Güç Yönetimi ve Battery Operasyonları

Tek kullanımlık işlem batarya destekli ekipmanda parlar. Tek bir lityum-iyon hücresi doğrudan düşük gerilimli bir arsa veya uç dönüştürücüyü olumsuz bir ray oluşturmak için ortadan kaldırır.Bu basitlik, sinerjik akım çizer ve geçiş gürültüyü azaltır.

Uygulama zaten diğer nedenlerle simetrik bir tedarik içeriyorsa, örneğin sinyal zinciri için ±12 V analog rayları kullanan bir ses kodu olarak, çift reteli bir op-amp ek bir güç tasarımı yükü temsil etmez.

Tasarım Kompleksi ve Bitirme Kont

Tek-emen devreler dikkatli bir önyargı talep eder, AC darbeleyiciler ve genellikle birden çok elektrolizin paylaşıldığı sanal zemin için bir tampon. Temel yeteneksiz kazanç aşamasında üç ek direnç gerektirir ve muhtemelen orta derece referans için iki tane ek bir retorik olabilir.Bu, PCB alanına ekler ve elektrolizli konserlerin yaşam süresi ile ilgili başarısızlığı modları tanıtabilir.

Çifte en basit devreler daha karmaşık bir güç kaynağına ihtiyaç duyar, ancak mevcut güç mimarisi ile aynı kazanç aşamasını iki dirençli ve hiçbir şekilde şarj cihazını kullanarak uygulayabilir. yüksek hacimli tüketici elektronikleri için, ticaret-off genellikle mevcut güç mimarisi ile karar verir.Eğer cihaz zaten tek bir bataryaya sahipse ve negatif bir gerilim mevcut değildir, [0TPS60400]

Aktif Filtreler

Sallen-Key veya çoklu geri bildirimler topolojileri gibi aktif filtreler, transfer fonksiyonunu basitleştirmek ve DC önyargılı ağların ihtiyaçlarını ortadan kaldırmak için doğrudan referans edilebilir.

Tek bir aktif filtrede, tüm amork girişler orta katta filtreye yanılmalıdır (örneğin, 0.1 Hz) fiziksel olarak büyük kapasiteli, alt-Hz uygulamaları için daha pratik olması gerekir. Ek olarak, sonlu bir engelleyici ağ ile etkileşime girebilmeli.

Doğru Op-Amp'ı seçin

Tek bir devre tasarlarken, giriş noktası ortak nokta aralığı ile bir af-amp seçin; yer (veya aşağıda) ve zemine yakın bir çıkış noktası. Rail-to-ray giriş ve çıkış ()RRIO) bazı ray-rayış aşamaları arasındaki geçişler için kullanılan sürümler için geçerli.16/FO8605[Döneticileri ile birlikte kullanılabilir.)

Her zaman giriş ortak modu gerilim aralığı için veri tablounu kontrol edin. tedarik gerilim arsa. Birçok af-amps, "rayın" girişini talep eden birçok arsa sadece belirli koşullar altında bir demiryoluna ulaşabilir.Tek-e-tek tasarımlar için, negatif raylara göre (genellikle -V)S).

Pratik Uygulama: Audio Preamplifier

Bir elektrikli mikrofonu önbellek olarak düşünün. mikrofon kapsülü bir DC önyargıya karşı küçük bir AC sinyali sunar.Tek bir retorik tasarımla, af-ampiyonel girişin orta derecede yanıldığı ve sonraki aşamaya doğru çıkan ses arayüzleri serbest bırakmak için tamamen esnek bir şekilde çalışır.Bu, iki tedarik ile, önbellekli bir seslendirme işlemi boyunca DC çiftliği tercih edebilir.

Pratik Uygulama: Sensör Interface Interface

Bir köprü sensörü, bir gerginlik ölçüm veya baskı sensörü gibi, genellikle küçük bir diferansiyel gerilim süperisyonun ortak bir parametre üzerinde ortaya çıkmasına neden oldu.Bir 5 V tedarikinden faydalandığında, sensörün çıkışı 2.5 V'de ortak noktalı bir şekilde üretilen bir çift-epli lens sinyaline atıfta bulunulamaz.

Karar Çerçeve Çerçeve

0:0) Tek-Supply[Dönetici] sistem şarj edildiğinde, sinyal AC çiftli, negatif bir demiryolu mevcut değildir ve maliyet ve BOM sayısı zaten birincil sürücülerdir.For very high-precision applications, consider a dual-e-epre-e-the-en-en-en-en-enc-enc-the-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-en-epişmanyeterli bir sürücüyü kullanarak, en hassas bir sürücüyü kullanarak, en hassas bir sürücüyü kullanarak, en yüksek-en-en-faşücrebilindirmekli bir sürücüyü kullanarak, en yüksek-en az bir sürücüyü kullanarak, en yüksek-en-en-en-en-en-faşücrebilindirmek için kontrol edinen-en-en

Deep Dives için dış kaynaklar

Bu tasarım nüanslarını araştırmak isteyen mühendisler aşağıdaki yazara dayalı kaynaklara başvurabilirler:

  • [FONT=0)Texas Instruments:[Dönetici:0) Uygulama notu:2|Tek-Supply Op Amp Design Techniques")[SLOA030), önyargı ve AC-coupling stratejilerinin ayrıntılı bir tedavisi sağlar.
  • [FONT=0)Analog Cihazları: [Dönetici: [Dönetici:0][Döneticileri: [Döneticileri: [Döneticileri: [Döneticileri: [Döneticileri: 581), istikrar ve atlamalar. [Dönetici:2).
  • [FONT=0)Mikroçi Teknolojisi: [Dönetici:0) Uygulama notu[Dönetici:2)"AN682: Tek Tedarik Operasyon Ampiatörleri Kullanımı")[Dörnek seçimi ve filtre uygulamaları kapsar.[/FLT:2).
  • [FONT=0)Electronics mphs:[Dönetici:0)[Dönetici:0)Efsadeler:[Döneticiler))[Döneticiler ve dual-e-e kadar temeller.]

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Tek başına ve iki retorik bir şekilde amor-amp devreleri arasındaki karar nadiren diğerinden daha iyi olmakla ilgilidir; güç mimarisi ve sinyal gereksinimlerine uygun olarak yapılır.Tek-e-prodüksiyon, pil-işletli ekipman, negatif bir yük üreten, basit bir yük olacaktır.Yer-en iyi tasarımlar, zemin-feranslı sistemlere izin vererek güvenli bir şekilde tasarlanabilir ve geniş simetrik çıktılar sağlayarak.