类比电路设计(08)各种增幅电路(下)

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1、实用文案類比電路設計(八) 各種增幅電路（下）宇量內容標題導覽：｜定電流電路｜加減運算電路｜T型歸返電路｜可變電阻的使用方法｜Gain與Level的調整方法｜　接著要介紹其它型式增幅電路，具體內容如下所示:‧電流-電壓轉換電路。‧加減運算電路。‧T型歸返電路。以上三種增幅電路主要用途分別是:.由於量測電流時經常會使用電流-電壓轉換電路，因此設計電流-電壓轉換電路時，必需設法避免該電路影響被測電路的特性。.施加或是刪減複數信號時，經常會使用加減運算電路。.欲增加反轉增幅電路的gain的情況，必需使用大阻抗電阻時，若有T型規返電路設計上會很方便。　定電流電路量測電壓時若未

2、增加圖1(a)量測電路的輸入阻抗(impedance)，阻抗電流一旦流入電路就會產生誤差，此外量測電流時則必需防止圖1(b)量測電路的電壓下降，也就是說電流量測的阻抗最好變成0Ω。　　标准文档实用文案　　圖1輸入阻抗與量測誤差　檢測電源線的電流圖2與圖3的電路可以檢測電源線的電流；OP增幅器則用NJM072B，檢測Vccrail的電流，NJM2904可以檢測VEErail的電流。圖2(a)與圖3(a)分別使用前篇介紹的定電流電路。由於電流檢測阻抗Rs的電壓下降動作，會與source阻抗R1的電壓下降相同，因此輸出電壓Vout可用下式表示:标准文档实用文案Vout=R2

3、/R1xRsxIout---------------------------------------(1)如果擴大檢測gainR2/R1，R2會變大，因此檢測Vout的電路阻抗(impedance)也必需加大。圖2(b)與圖3(b)的電路分別使用前篇介紹的差動增幅電路，圖中的輸出電壓Vout可用上式(1)表示，該電路的缺點如圖中的說明，若使用單側電源時，輸出電壓必需降至0V，此外差動增幅電路的輸入阻抗，會造成誤差電流流動，因此使用這種電路時，必需設法降低電流檢測阻，抗避免影響被測電路。　　标准文档实用文案　圖2量測Vccrail電流的電路　　圖3量測VEErail電流

4、的電路标准文档实用文案　　電源電流檢測電路的輸出入特性圖4是量測圖2與圖3電路的結果，圖中的直線性看似良好，不過該直線卻與理想線平行移動。造成這種現象主要原因是OP增幅器的offset電壓影響所致，因為最大檢測電壓為200mV，定格offset電壓最大只有10mV，因此才會產生以上現象。為抑制偏差可以使用offset可調的OP增幅器，或是使用railtorailOP增幅器。　标准文档实用文案　圖4檢測電源電流電路的結果　電流－電壓轉換電路的動作原理與設計重點若使用圖5(a)所示的反轉增幅電路，輸出電力Vout可因輸入電流iin與歸返阻抗R2的關係，利用下式進行電流－電

5、壓轉換:Vout=-iinxR2-----------------------------(2)圖5(a)就是充分利用上述特性，構成電流－電壓轉換電路，該電路的loopgain極大時，輸入阻抗幾乎是0Ω(virtualshort)，成為所謂的理想測試電路。由於可檢測的電流最大值，受限於OP增幅器的最大輸出電流，因此若欲檢測更大電流時，必需利用電晶體構成buffer。圖中的CF可以補正輸入端子與ground之間的浮遊容量，換言之若未設置CF，電路會變得非常不穩定，除此之外設計pattern時，必需注意避免外部噪訊直接滲入輸入端子內。由於最小輸入電流受限於OP增幅器的的輸

6、入偏壓電流的影響，因此若欲大範圍轉換電流時，必需使用FET輸入精度較高的OP增幅器。　标准文档实用文案　圖5電流－電壓轉換電路　加減運算電路基本電路接著介紹加算電路與減算電路。圖6的加算電路是由反轉增幅器，與非反轉增幅器追加設置輸入阻抗的方式所構成。基本上加減運算電路屬於差動增幅電路，該電路的反轉輸入與非反轉輸入彼此的gain絕對值完全相同。如圖7(a)所示有複數個差動增幅電路輸入時，輸出電壓Vout可用圖中的公式求得。　圖6加算電路　實際加減運算電路接著要試算設計加減運算電路時常用的定數，值得一提的是從試算過程中可以發現，許多定數事實上並無法達成。圖7(b)的電路是

7、由兩個OP增幅器構成的電路，該電路的輸出電壓Vout可用圖中的公式求得。圖7(a)的電路同樣是由OP增幅器所構成，唯一差異是noisegain，因此接著要試算圖7(b)的noisegain，與圖7(a)電路的實際差異值。反轉輸入的noisegainGnoise-标准文档实用文案，與非反轉輸入的noisegain Gnoise+分別如下所示:根據以上兩計算公式可知，noisegain會影響輸出噪訊(noise)與直流offset，因此noisegain越小越好，一般而言noisegain最大值，以實驗用的OP增幅器而言必需低於100倍，高精度OP增幅器