跟随电路:前一个采样电阻上的采样电压VI_AMP_IN通过U6的后续功能VI_AMP_OUT发送到ADC进行A / D转换。
U6在这里的作用是减少“负载效应”。
并提高采集精度。
D3和D4是运算放大器的输入保护二极管。
当异常输入电压高于电源电压VF(二极管正向压降)或低于地电位VF时,二极管将导通并钳位。
1. LMV831的主要特性首先,该运算放大器的输入误差电压VOS最高为1mV,有利于提高整体精度; 其次,由于采用CMOS工艺,输入偏置电流低至0.1pA,因此无需消除。
在偏置电压上花费了额外的精力; 第三,输出驱动电流高达30mA,非常适合与ADC配合使用; 第四,该运算放大器在1.8GHz频率下的EMIRR高达120dB,有利于抵抗电路板射频模块的干扰;第五,轨到轨输出,在单电源情况下非常重要。
2.输出特性从上表可以看出,负载越重,运算放大器的输出轨到轨特性越差。
但是,由于在这种情况下运算放大器的后级连接到低速ADC,因此负载非常轻。
以表中的6mV(VOH)和5mV(VOL)作为典型值。
在单电源的情况下,负载电阻RL将连接到V + / 2,实际上,V + / 2被用作虚拟地。
3.仿真电路如下建立:如图1-2所示,将LMV831设置为一个放大率为2的同相放大器,并输入一个幅度为5V,频率为10Hz的三角波(为了使输出饱和),并进行仿真。
结果如图1-3所示。
显然,输出幅度非常接近LMV831的电源电压4.5V,测量幅度为4.49V(梯形波形的平台部分),并且波形的下端也接近0V,从而确定了运算放大器的轨到轨输出特性。
4.轨到轨,有一些细节需要注意:ADC可接受的电压范围是0〜4.096V,现在LMV831内置的跟随器可以支持0〜4.49V输出,似乎一切准备就绪,如果前阶段采样电压也在0〜4.096V的范围内(即运算放大器的输入电压),整个电路就完美了!但是,我的直觉告诉我事情绝对不是那么简单。
我突然想起来,当我选择TI的运算放大器时,有一个轨到轨选项:从左到右,此选项是:输入轨到轨,输出轨到轨,输入到正轨,输入到负轨-等待,LMV831是否支持轨到轨输入?我很期待它,但是不幸的是,LMV831数据手册没有提到输入是否也是轨到轨的。
进一步检查发现,当OP由3.3V供电时,共模输入范围为-0.1V〜2.1V!换句话说,当LMV831由3.3V供电时,它不支持轨到轨输入! 5.输入特性运算放大器的共模输入范围与电源电压密切相关。
电压越高,输入范围越大。
为了验证在4.5V电源电压下的最高未失真输入电压,建立了如图1-4所示的仿真电路。
在该电路上执行“参数仿真”,并分别测试3.3V,3.9V,4.5V的输出电压。
如图1-5所示,三角波为输入波形,与等腰梯形相似的三个波形为工作波形。
其中,深黄色为电源电压为4.5V时的输出,绿色对应于3.9V的电源电压,紫色对应为3.3V的电源电压。
显而易见:首先,LMV831不是轨到轨输入;第二,LMV831不是轨到轨输入。
第二,运算放大器的总和模拟输入范围随着电源电压的增加而扩展。
在4.5V电源电压下,跟随器的最大输出电压(增益为1)约为3.39V,即最大输入电压为3.39V。
简而言之,LMV831的最大共模输入电压(无失真)在4.5V电源电压下为3.39V。
知道真相后,一方面,运算放大器的电源电压从3.3V增加到4.5V,以增加输出范围。
另一方面,减小了采样电阻值,以使最大采样电压小于3.39V,从而避免了更换电路板的风险! 6.实际验证在实际产品中使用91:34电阻器对输入0〜10V进行分压,分压后的电压通过电压跟随器发送到ADC进行A / D转换,