汽车电子设计之运放的实际选型步骤

运算放大器在电子设计中有着广泛而重要的应用,但其基本的功能有两个:信号调理和驱动(非功率驱动,此处为信号级驱动) 。这对汽车电子设备中的运放来说,也同样适用 。本文着重从以下几点来谈:(1)理想放大器的基本特征;(2)实际选型的步骤——由此来理解运放选型过程中需要注意的典型问题,以及在应用下需要注意的一些参数,以满足系统和功能的一些运用 。
(1)理想放大器的基本特征理想的运放的特性指标:
■ 无穷大的开环增益
■ 无穷大的带宽■ 无穷大的输入阻抗(导致了零输入电流)
■ 无穷大的压摆率
■ 零输出偏置电压
■ 零输出阻抗
■ 零噪声
■ 零成本
(2)实际选型的步骤在现实的设计和使用中,我们找不到所谓的"理想"运放 。但我们可以依据实际电路设计的需要,通过合理的一步步筛选得到我们所需要的运放 。以下就给出了一些基础的步骤:
2.1)电路的用途
2.2)通道数
2.3)关心的参数
2.4)价格
2.5)尺寸
2.6)互换性
2.1)电路的用途确定电路的用途如同一个分水岭,可以把你从数以万计的运放的选型中解脱出来 。需要感谢半导体公司,他们已经帮助我们进行了初步的归类和筛选,让电路设计者有了初步的方向 。
但也需要小心半导体公司的一些推荐手册,因为有些时候为了推广自己的产品,也会推荐一些超过你设计需求的器件 。在确定了用途之后,就可以进行第二步的选择了 。
2.2)通道数通道的数目决定了在一颗运放中集成了几个同样的运放单元 。一般的半导体公司会在同一个出品封装中包含一、二或四个器件以满足不同设计以及场合的应用需求 。这些集成在一个芯片内部的运放单元,具有相同电学参数 。一般可以考虑互换使用,需要注意的是,在需要考虑串扰以及通道分离度的场合,用二个同类运放来实现,可以获得更好的设计效果 。
2.3)关心的参数关心的参数分为二大类:用作信号调理需考虑的主要参数,以及用作驱动考虑的主要参数 。
2.3.1 用作信号调理需考虑的主要参数运放在信号链中用作信号调理的主要作用:
? 放大/衰减
【汽车电子设计之运放的实际选型步骤】? 滤波
? 隔离/从输入端作为缓冲器隔离
? 隔离/从信号端作为缓冲器隔离
? 转换(例如V/I转换)
? 阻抗匹配
由此可以看出在实际的选型中需要关注表2中所列出的内容 。
■ 信号类型
o 单端信号
o 差分信号
■ 性能参数
o 输入失调电压(Vos):uV范围可以接受
o 输入失调电流(Ib):<20pA可以接受
o 共模抑制比(CMRR):>90dB可以接受
o 电源抑制比(PSRR): >90dB可以接受
o 增益带宽积(GBW): 大于450MHz
o 总谐波失真(THD)
■ 供电电压(Vs):+1.8V~+36V
■ 静态电流(Iq):uA范围可以接受
上述信号类型决定着我们是选用单端信号还是全差分信号的运放,这也是一个重要的选择依据 。确定了这点,就可以把性能参数这些指标拿出来作为技术评审的依据了 。注意这不是万能不变的法则 。性能参数这些指标只是给出了一个大致选择的框架和方向,实际的选型还是需要依据具体的设计来确定,在这里就不一一展开阐述 。
2.3.2 用作驱动考虑的主要参数驱动放大器的一些初步选型原则:
■ 精密放大器,输入失调电压Vos<500uV
■ 低电压放大器,Vs<2.7V
■ 低功耗放大器,IQ<1mA
■ 宽电压放大器,电压范围越宽越好
■ 一般用途放大器

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