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檢流放大器ADC輸入信號帶寬以及擴(kuò)展的緩沖器輸出帶寬

發(fā)布時間:2022/7/29 19:32:12 訪問次數(shù):573

檢流放大器是廣泛用于電子設(shè)備實(shí)時監(jiān)測負(fù)載電流的成熟IC。系統(tǒng)控制器根據(jù)負(fù)載信息進(jìn)行電源管理運(yùn)算,以更改負(fù)載電流本身的特性,并可提供靈活的過流保護(hù)方案。

檢流放大器在放大微弱的差分電壓的同時能夠抑制輸入共模電壓,該功能類似于傳統(tǒng)的差分放大器,但兩者有一個關(guān)鍵區(qū)別:對于檢流放大器而言,所允許的輸入共模電壓范圍可以超出電源電壓(VCC)。例如,當(dāng)MAX4080檢流放大器工作在VCC=5V時,能夠承受76V的輸入共模電壓。采用獨(dú)立的放大器架構(gòu),電流檢測放大器不會受電阻不匹配造成的共模抑制(CMRR)的影響。

MAX4080具有100dB (值)的直流CMRR,而基于傳統(tǒng)運(yùn)放的差分放大器則受CMRR限制,其有效輸入VOS通過信號鏈路是被放大。

噪聲通常具有一個頻譜,其中大量功率可能存在于 ADC 的奈奎斯特頻率以上的頻帶中。除非我們處理這種噪聲,否則它將混疊到奈奎斯特頻率以下并增加本底噪聲,從而有效地降低系統(tǒng)的動態(tài)范圍。

ADC輸入信號帶寬以及擴(kuò)展的緩沖器輸出帶寬是需要解決的第一個問題。為確保噪聲不會混疊,必須限制ADC輸入信號的帶寬。這不是一個小問題。

放大器的選擇基于大信號帶寬(即壓擺率)和增益帶寬乘積的規(guī)格,以涵蓋我們輸入信號的最壞情況,這定義了我們的ADC可以跟蹤的更快事件。

放大器的有效噪聲帶寬相當(dāng)于小信號帶寬(通?紤]小于10mV pp的信號),這通常至少比大信號帶寬高四到五倍。

電阻器應(yīng)該足夠高,以保證緩沖器不會看到虛阻抗,但又要足夠小,以滿足所需的輸入系統(tǒng)帶寬,并最大限度地減少由于從緩沖器流出的電流引起的電阻器上的IR壓降,這可能導(dǎo)致放大器可能無法足夠快地穩(wěn)定下來的電壓降。同時,電阻器應(yīng)允許外部電容器減小到足夠小的值,以在不影響穩(wěn)定的情況下最大限度地減少反沖。


大信號規(guī)格選擇為500kHz,那么小信號帶寬很容易為2MHz或3MHz,可能會允許ADC采樣大量噪聲。因此,在將模擬信號饋入ADC之前,應(yīng)從外部限制小信號帶寬,否則測得的噪聲將是ADC數(shù)據(jù)表規(guī)格的三到四倍,這是不好的。


檢流放大器是廣泛用于電子設(shè)備實(shí)時監(jiān)測負(fù)載電流的成熟IC。系統(tǒng)控制器根據(jù)負(fù)載信息進(jìn)行電源管理運(yùn)算,以更改負(fù)載電流本身的特性,并可提供靈活的過流保護(hù)方案。

檢流放大器在放大微弱的差分電壓的同時能夠抑制輸入共模電壓,該功能類似于傳統(tǒng)的差分放大器,但兩者有一個關(guān)鍵區(qū)別:對于檢流放大器而言,所允許的輸入共模電壓范圍可以超出電源電壓(VCC)。例如,當(dāng)MAX4080檢流放大器工作在VCC=5V時,能夠承受76V的輸入共模電壓。采用獨(dú)立的放大器架構(gòu),電流檢測放大器不會受電阻不匹配造成的共模抑制(CMRR)的影響。

MAX4080具有100dB (值)的直流CMRR,而基于傳統(tǒng)運(yùn)放的差分放大器則受CMRR限制,其有效輸入VOS通過信號鏈路是被放大。

噪聲通常具有一個頻譜,其中大量功率可能存在于 ADC 的奈奎斯特頻率以上的頻帶中。除非我們處理這種噪聲,否則它將混疊到奈奎斯特頻率以下并增加本底噪聲,從而有效地降低系統(tǒng)的動態(tài)范圍。

ADC輸入信號帶寬以及擴(kuò)展的緩沖器輸出帶寬是需要解決的第一個問題。為確保噪聲不會混疊,必須限制ADC輸入信號的帶寬。這不是一個小問題。

放大器的選擇基于大信號帶寬(即壓擺率)和增益帶寬乘積的規(guī)格,以涵蓋我們輸入信號的最壞情況,這定義了我們的ADC可以跟蹤的更快事件。

放大器的有效噪聲帶寬相當(dāng)于小信號帶寬(通常考慮小于10mV pp的信號),這通常至少比大信號帶寬高四到五倍。

電阻器應(yīng)該足夠高,以保證緩沖器不會看到虛阻抗,但又要足夠小,以滿足所需的輸入系統(tǒng)帶寬,并最大限度地減少由于從緩沖器流出的電流引起的電阻器上的IR壓降,這可能導(dǎo)致放大器可能無法足夠快地穩(wěn)定下來的電壓降。同時,電阻器應(yīng)允許外部電容器減小到足夠小的值,以在不影響穩(wěn)定的情況下最大限度地減少反沖。


大信號規(guī)格選擇為500kHz,那么小信號帶寬很容易為2MHz或3MHz,可能會允許ADC采樣大量噪聲。因此,在將模擬信號饋入ADC之前,應(yīng)從外部限制小信號帶寬,否則測得的噪聲將是ADC數(shù)據(jù)表規(guī)格的三到四倍,這是不好的。


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