O nouă familie de ION-uri de înaltă precizie de la TI
Prin precizia și eficiența sa, noua familie de ION-uri REF50xx se apropie de diodele Zener îngropate, dar au mai mult [[cost redus]]
Amplificator optic de precizie cu putere unipolară, precizie e-Trim ™ și zgomot redus
Texas Instruments a introdus [[amplificator operațional]] cu putere unipolară
Tendințele în utilizarea componentelor electronice vizează reducerea consumului de energie și a costurilor, astfel încât produsele moderne folosesc energie unipolară, iar în fiecare an valorile tensiunii de alimentare sunt reduse. Principalele probleme întâlnite de dezvoltator atunci când se utilizează amplificatoare operaționale în circuite cu [[unipolar power supply]] sunt discutate în articol.
În prima parte a articolului, dedicată construcției circuitelor de înaltă frecvență pe amplificatoare operaționale, sunt luate în considerare caracteristicile opampurilor op, importante din punctul de vedere al tehnologiei de înaltă frecvență.
Detectarea amplificatoarelor operaționale de mare viteză (DU) le-a făcut o soluție atractivă pentru utilizarea în circuitele de frecvență radio. Dezvoltatorii care folosesc amperi op în etapele de amplificare, obțin unele avantaje, de exemplu, ușurința implementării. Metodele tradiționale pentru proiectarea sistemelor HF folosind tranzistori discrete au fost practicate de zeci de ani. Designerii de sisteme low-cost, cost sensibil, se poate întreba: „De ce schimba un tranzistor pentru câțiva cenți pe costul componentei de câțiva dolari,“ În același timp, dezvoltatorii de sisteme de înaltă calitate ar folosi DU în proiectele lor, dar ezită din cauza costurilor inevitabile timp pentru a învăța noile tehnologii.
Atunci când se utilizează tranzistori discrete, părtinirea și punctul de funcționare al tranzistorului afectează amplificarea și reglarea cascadei. Când utilizați același op-amp, dezvoltatorul trebuie doar să conecteze sursa de alimentare corespunzătoare la bornele de alimentare OU. Cu un design atent al circuitului, ele pot avea nevoie doar de o singură sursă de alimentare. Câștigul cascadei este determinat de două rezistoare și nu afectează setarea în cascadă.
Spre deosebire de tranzistori, atunci când se utilizează op-amperi, efectele deversării termice a caracteristicilor sunt aproape complet eliminate.
Dacă utilizați o putere unipolară dintr-o singură sursă, trebuie să setați punctul de funcționare. Această procedură este mult mai ușor de stabilit de părtinire a cascadei tranzistorului.
De la început, este necesar să se precizeze o diferență de terminologie, care poate duce la neînțelegeri. Dezvoltatorii sistemelor de radiofrecvență folosesc ca unități de măsură câștigul decibel (dB) la putere. În același timp, un câștig de 10 dB corespunde unui câștig de zece ori, de 20 dB la un câștig de 100 de ori. Dezvoltatorii acelorași amplificatoare operaționale sunt mai obișnuiți cu valorile exprimate în decibeli în tensiune, care nu depind de impedanță și diferă de decibeli în putere de un factor egal cu doi. În unități de decibeli cu o tensiune de 20 dB corespund unui câștig de 10 ori, 40 dB - un câștig de 100 de ori.
Dezvoltatorul trebuie să decidă care sisteme de operare ar trebui utilizate în proiect: cu feedback-ul de tensiune sau feedback-ul actual? Valoarea lățimii de bandă specificată în specificațiile sistemului de operare se referă la punctul în care produsul unității de câștig pe lățime de bandă este redus cu 3 dB (prin tensiune) din cauza compensării interne sau a componentelor parazitare. Acest lucru nu este foarte convenabil pentru a determina intervalul real de frecvențe de funcționare ale dispozitivului.
Banda de trecere a amplificatorului cu feedback de tensiune și compensare internă este determinată de "pol dominant" intern asociat condensatorului compensator. Aceasta conduce la faptul că produsul factorului de câștig și lățimea de bandă este o constantă. Amplificatoarele de feedback actuale pot funcționa mult mai aproape de frecvența lor maximă, cu un câștig mai mare. Cu alte cuvinte, în acest caz, dependența câștigului de lățimea de bandă este mult mai mică.
Pentru a ilustra, să comparăm op-amp cu feedback-ul privind tensiunea și curentul:
- THS4001, amplificator cu feedback-ul de tensiune și o lățime de bandă de 270 MHz (tensiune -3dB) în timpul buclă deschisă, poate fi aplicată numai la frecvențe de aproximativ 10 MHz, la un câștig de 10 (20 dB tensiune);
- THS3001, un amplificator cu feedback-ul curent și o lățime de bandă de 420 MHz (tensiune -3dB) în timpul buclă deschisă, poate fi aplicată la o frecvență de aproximativ 150 MHz cu un câștig de 10 (20 dB tensiune).
Dezvoltatorii ar trebui să ia în considerare câteva proprietăți ale amplificatoarelor cu feedback actual:
- topologiile circuitului tradițional au rămas neschimbate în amplificatoare cu feedback-ul actual;
- pentru amplificatoarele cu feedback de curent, există valori recomandate ale rezistorului de rezistență Rf de rezistență. Aceste recomandări sunt importante, corecția câștigului ar trebui făcută folosind un rezistor Rg;
- Condensatoarele ar trebui să fie amplasate în afara bucla de feedback.
Toate acestea sunt limitări necesare, fără a lua în calcul îngrijirea obișnuită atunci când asamblați și cablați circuite radio de mare viteză.
De asemenea, este necesar să se limiteze capacitatea de intrare a inversoarelor de amperi op cu feedback-ul de tensiune și feedback-ul curent. Acesta este motivul principal al volatilității muncii. Pentru a reduce capacitatea parazită care apare pe placa de circuite imprimate, TI recomandă să realizați o gaură în sol și straturile de alimentare sub intrarea inversoare a op-ampului pe o placă imprimată cu mai multe straturi.
Amperi op sunt proiectați să funcționeze într-o topologie cu o buclă de feedback închisă, diferită în câștig de la circuitul receptorului pentru control automat. Buclele de feedback ale fiecărui op-amp trebuie închise local, în fiecare etapă RF.
Acest lucru se poate face în două moduri. Amplificatorul operațional poate fi inversat și neinversiv. Din punctul de vedere al designului sistemului HF, acest lucru nu contează adesea. În toate aplicațiile practice, orice configurație va funcționa, dând aceleași rezultate. Din acest motiv, aici va fi preferată o configurație non-inversoare, deoarece este mai ușor de utilizat.
Figura 1 prezintă un amplificator RF neinversiv.
Evident, reducerea lățimii de bandă oferă câteva avantaje. Cu toate acestea, este mult mai avantajos să folosiți un op-amp cu un nivel de zgomot mai mic.
Zgomotul este amplificat în funcție de factorul de câștig al cascadei. În cazul în cascadă are un câștig mare, atunci ar trebui să aibă grijă de a alege un zgomot op de joasă zgomot. Dacă câștigul cascadei este mai mic, atunci este și un op-amp mai puțin costisitor.
Amplificatoarele operaționale sunt aplicabile în proiectarea sistemelor HF, în cazul în care creșterea corespunzătoare a costurilor este justificată. Acestea sunt componente mai flexibile decât tranzistoarele discrete, deoarece setarea OC offset este independentă de câștig și terminare. Amplificator feedback-ul curent este mai potrivit pentru circuite de radio de înaltă frecvență cu câștig mare, pentru că ei nu au nici o limită cu privire la produsul de câștig-lățime de bandă opamp inerent de tensiune de feedback.
Matricele parametrilor S ai amplificatoarelor RF construite pe amperi op au caracteristici bune. Raportul de undă în raport cu tensiunea de intrare și ieșire este mic, deoarece rezistențele de terminare și terminare pot fi utilizate indiferent de setarea de decalare în cascadă. Decuplarea are performanțe bune, deoarece cascada RF este construită pe un op-amp care constă din zeci sau sute de tranzistori și nu un singur tranzistor. În cazul unui amplificator de feedback curent, amplificarea în direcția înainte este, de asemenea, foarte mare.
În prima parte a articolului au fost luate în considerare principiile de proiectare a sistemelor de radiofrecvență pe amplificatoare operaționale. În Partea a II-a a acestui articol, atenția va fi axată pe amplificarea cascadelor pentru aplicațiile din lumea reală.