《杨老师模拟课》​重磅回归,第2季课程火热播放中

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《杨老师模拟课第二季》来了!!!


作为数千工程师都在打卡学习的年度爆款视频课程,《杨老师模拟课》的含金量自然不必多说,来自第一季情真意切的好评即可证明一切

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今年《杨老师模拟课(第二季)》已经开讲!10堂精彩的模拟课分为两次为您奉上电子发烧友网Part1已经开播,Part2将于下周开播,扫码观看和预约吧~


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《杨老师模拟课 第二季》

part 1

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《杨老师模拟课 第二季》

part 2









今天为大家分享Part 1中提到的各项知识点:标准减法器电阻失配了怎么处理?复杂的精密电流检测威廉希尔官方网站 应该怎么读图?积分器憋死了咋办……

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01
标准减法器电阻的匹配





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所谓的电阻匹配,是指红色箭头所指两个电阻的比值,与绿色箭头所指的两个电阻比值完全相等。其中任何一个电阻与设计者有微小差别,就是“失配”。现实中,要做到电阻匹配,是极为困难的。减法器电阻失配,将大幅度降低CMRR。


02
仿真软件中便于修改的差分信号源构建方法





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要做减法器,肯定需要做差分信号源。但要改变差模信号,得对两个信号源进行两次设置,比较麻烦。

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为此,杨教授构建了一下威廉希尔官方网站 ,由共模、差模形成减法输入源U+、U-,方便修改。


03
减法器重要指标:CMRR





减法器有一个特别重要的指标——共模抑制比(CMRR),即差模增益(Gd)和共模增益(Gc)的比值标准。减法器在理论分析的时候共模增益等于零,差模增益等于电阻比值,CMRR就是无穷大。但是现实中真正的一个减法器是做不到CMRR无穷大的。我们就得对这个减法器进行CMRR测量,CMRR越大,这个威廉希尔官方网站 越接近于理想的减法器。


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04
准确进行共模增益测量





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仿真软件中的Uout由于输出很小,易受运放失调电压影响,因此得出的共模增益大小是随输入电压大小变化而变的。为能准确测量,需要将输入端从 0 伏到 10 伏产生一个共模信号的变化量,对于输出电压变化量的比值就可以得到共模增益。


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05
电阻匹配的减法器具有极高的CMRR





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得到了差模增益和共模增益,即可计算得出CMRR,但这与理论上无穷大并不相符。这是因为减法器中使用到的运放本身就有CMRR,当一个减法器外部电阻是匹配的情况下,它的CMRR完全取决于运放的CMRR。


06
标准减法器的电阻失配





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现实中,要做到电阻匹配,是极为困难的。失配系数定义为是变化的电阻值与期望电阻值之比。取千分之一作为失配系数,以同样的威廉希尔官方网站 为例,可以得到差模增益基本不变,而共模增益变化很大,由原来的-143.88db变为了-69.54db,导致CMRR很小。失配系数对CMRR的影响是直接的,手工选配电阻,达到高CMRR,基本是梦想。



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07
提高CMRR的方法





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选用集成减法器,内部集成电阻,可以达到很好的一致性。

08
提高CMRR的方法二





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上图中展示了一种无需匹配电阻的减法器威廉希尔官方网站 ,该威廉希尔官方网站 的两个电阻R1和R4,只影响差模增益没有匹配性要求。但因为运放的选择问题,该威廉希尔官方网站 存在限制:由于N沟道MOS管正常工作的时候电流是从右向左流的,需要保证两端电位差,即UD>US,所以Ux+必须是负电压,而且Ux-必须小于Ux+;同时,运放供电正电源必须足够大,即UO1-Ux+=UGS≥UGSOFF。


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在满足上述条件后,使V3保持恒定,V4从-1V变到-5V作为横轴,将输出电压作为纵轴,可以计算得到CMRR为140.68dB,表现良好。


09
无需匹配电阻的减法器变形威廉希尔官方网站





如果不满足威廉希尔官方网站 的限制条件,应该如何设计该减法器威廉希尔官方网站 呢?可以分为以下情况:
  • 面对两个都是负电压的测量点

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  • 面对两个都是正电压的测量点
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  • 测量点一正一负
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10
实用的精密电流检测威廉希尔官方网站 读图





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其实无需匹配电阻的减法器威廉希尔官方网站 来源于该精密电流检测威廉希尔官方网站 ,如何读懂理解该威廉希尔官方网站 图?可以从以下几步入手。

第一步:去掉威廉希尔官方网站 的次要的部分。除非滤波器和震荡器,一般情况下把电容舍弃掉;

第二步看运放供电,进一步凸显主威廉希尔官方网站 。


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这样就可以得到一个干净的主威廉希尔官方网站 ,在仿真中运放用AD8628代替,MOSFET用2N7002小信号管代替,使用虚短虚断进行分析。运放AD8628是RRIO运放,各输入端电位、输出电位符合供电范围;2N7002最大漏源电压60V,此为48V,符合要求;运放输出电流,MOSFET流过电流均小于最大电流,符合要求。



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之后再将去掉的次要威廉希尔官方网站 加入分析,可以发现次要威廉希尔官方网站 主要用于现场供电以及滤波稳定威廉希尔官方网站 的作用,可以迅速建立负反馈。


11
无法使用的理论积分器





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理论上的积分器使无法正常工作的,因为即便不加信号的时候,它的输出也会在负电源或者正电源上,称之为憋死。这是因为偏置电流一直给电容充电,输入失调电压被放大∞倍。


12
如何避免憋死?





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可以在C1电容并联一个100K的电阻R2,偏置电流流过R2,产生的电压是有限的。并联电阻R2,导致其直流噪声增益为1+R2/R1=101倍。直流意外被放大101倍,不足以憋死运放。积分器就被救活了。


并联之后,虽然威廉希尔官方网站 拓扑被改变了,但在图中绿色频率区间,左图与右图相差很小,1.6kHz以上就是一个积分器,并且电阻并得越大,相同的区间也就越大。但是输出失调电压也会越大,导致积分器再次憋死。


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为此,可以让输入信号频率远大于低通截止频率,这个威廉希尔官方网站 将呈现出积分器特性,当f0>100f0,是“实用积分器“像“积分器“的关键。


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原文标题:《杨老师模拟课》​重磅回归,第2季课程火热播放中

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