TI模拟技术概览及运放补充

1、1会计学TI模拟技术概览及运放补充模拟技术概览及运放补充低功耗微处理器高性能数字信号处理器节能型数字信号处理器数字信号控制器 专注于模拟及嵌入式处理技术专注于模拟及嵌入式处理技术产品覆盖范围产品覆盖范围 放大器 数据转换器 RF/IF完整的解决方案完整的解决方案量身定制的产品量身定制的产品界面电源管理逻辑产产品品深深度度TI公司纵观公司纵观全球最大的半导体公司之一全球最大的半导体公司之一 ，为创新提供完整的解决方案，为创新提供完整的解决方案l 1930年成立于美国德州l 共有员工: 34,500l 2010年营业额：139.7亿美元l全球覆盖：30+国家和地区设有 制造、设计中心和销售机构l

2、2010年研发投入：15.7亿美元l专利：38,000l 2010年Fortune 500强排名175 (根据2010财政年度)l 强大的销售支持网络l 全球大学计划丰富的通用类产品丰富的通用类产品l 60,000种产品，每年900+新产品全球十大半导体供应商全球十大半导体供应商全球前十大半导体厂商收入预估排名（百万美元）全球前十大半导体厂商收入预估排名（百万美元）来源：来源：Gartner（2012年年3月）月）财富财富2008年评选的年评选的全美最受人尊敬的半导体公司全美最受人尊敬的半导体公司TI 从从2002到到2008年一直占据半导体行业年一直占据半导体行业“全美最受尊敬公司全美最受尊

3、敬公司”第一的位置第一的位置财富财富评选的全球最受人尊敬的半导体公司评选的全球最受人尊敬的半导体公司TI 从从2009到到2011年一直占据半导体行年一直占据半导体行业业“全球最受尊敬公司全球最受尊敬公司”第二的位置第二的位置201120101930s1940sRevolutionizes oilexploration by measuringreflected signalsApplies signalmeasurement tomagnetic anomaly detection1950sInvents theintegrated circuit1960sInvents thehandhe

4、ldcalculator1970sApplies signalprocessing toconsumer products1980sIntroducessingle-chipdigital signalprocessor1990sCreatesfirst appsprocessor formulti-mediacell phonesTI：80年的创年的创新历史新历史80年来，年来，TI致力于并推动着信号处理领域的创新致力于并推动着信号处理领域的创新Introducesworlds fastestanalog-to-digital converterand lowest-power DC-DCc

5、onverter2000sQ2 2009TI的系统框图：提供全方位的解决方案的系统框图：提供全方位的解决方案HumiditySoundLightIdentificationThe RealWorldTemperaturePressurePositionSpeedFlowDataConverterPowerManagementLogicAmplifierDataConverterInterfaceAmplifierQ4 2007Q1 2008Low Power RFQ3 2007EmbeddedProcessingTI模拟技术概览模拟技术概览2010年模拟产品市场份额年模拟产品市场份额美国国家半

6、导体美国国家半导体NS 6163.8%Acquired by TI in 2011TI & NS: 两家拥有丰富历史的公司两家拥有丰富历史的公司TI Complete Signal Chain PortfolioInterface&ClocksLow-PowerRFHighSpeedAudio&ImagingPrecisionAnalogA/DConvertersD/AConvertersOpAmpsInstrumentation AmpsDifferential AmpsLog AmpsTemperatureSensorsVoltage ReferencesShunt

7、 MonitorsComparatorsTouch Screen ControlGammaBuffersMotor DriversDigital Potentiometers4-20mA TransmittersAudio AmpsAudio ConvertersCodecsSample RateConvertersMicPreampsVolume ControlsLine DriversLine ReceiversCCDAFEsRS-422/485Isolation, CANDisplay, LVDS, SerdesUSB, UART, RS2321394, DVI, SwitchesPCI

8、e,ESD, I2CLevel TranslationLine Circuits, OptoClock DistributionClock GenerationMemoryClocksA/DConvertersD/AConvertersOpAmpsMod/DemodulatorsUp/Down ConvertersSynthesizersVariableGain AmpsVideo MuxesSystem-on-ChipTransceiversRange ExtendersZigBeeRemote ControlWireless AudioZigBee RF4CE6LowPANANTBluet

9、ooth low energy More than 16,000 products adding over 200/year 10-15 year typical product lifetime with no obsolescence放大器放大器VCC+_VOUT什么是运算放大器？什么是运算放大器？ 运算放大器是线性系统中最常见的器件运算放大器是线性系统中最常见的器件 运放的高集成度允许你基于它们设计一些复杂的功运放的高集成度允许你基于它们设计一些复杂的功能，而不需要知道运放的内部发生了什么能，而不需要知道运放的内部发生了什么 运算放大器的标识：简单的外观，众多的指标运算放大器的标识：简单

10、的外观，众多的指标电源电源电源监视电源监视显示显示存储存储电源分配电源分配数据传输数据传输传感器传感器信号调理信号调理DSP/C模拟输出模拟输出/激励激励ADCDAC信号调理信号调理运算放大器在电子系统中的位置运算放大器在电子系统中的位置放大器：放大器：缓冲器：缓冲器：滤波器：滤波器：各种运算功能：各种运算功能：改变信号的幅度改变信号的幅度隔离输入和输出，阻抗匹配隔离输入和输出，阻抗匹配（高输入阻抗，低输出阻抗）（高输入阻抗，低输出阻抗）滤除不想要的频率分量：噪声和干扰滤除不想要的频率分量：噪声和干扰积分、微分、乘法、对数等等积分、微分、乘法、对数等等_+运放运放 + 外部分立元件外部分立元件

11、 =ZFBVCC运放的功能运放的功能放大器放大器 基础：运算放大器基础：运算放大器 Operational Amplifier (OPA) 运算放大器的延伸：运算放大器的延伸：- 仪表放大器仪表放大器 Instrumentation Amp (INA)- 程控放大器程控放大器 Programmable Gain Amp (PGA)- 对数放大器对数放大器 Log Amp- 积分放大器积分放大器 Integrator Amp- 采样保持放大器采样保持放大器 Sample Hold Amp- 跨阻放大器跨阻放大器 Transimpedance Amp- 跨导放大器跨导放大器 Transconduc

12、tance Amp (OTA)TI放大器的命名规律放大器的命名规律理想放大理想放大器和实际放器和实际放大器大器v2v1VINVcc+-A+-Vcc理想的运算放大器理想的运算放大器速度速度VOUT =A(v2-v1)精度精度功耗和驱动能力功耗和驱动能力v2v1Vcc +-A+Vcc -IsIsIb-VIN+ Vos -Ib实际的运算实际的运算放放大器大器速度速度VOUT =AVIN+Ve精度精度功耗和驱动能力功耗和驱动能力Hz选择精密放大选择精密放大器器VS-输入失调电压（输入失调电压（Input Offset Voltage）和）和输入偏置电流（输入偏置电流（Input Bias Curren

13、t）直流指标，对运放直流精度的影响最为直观直流指标，对运放直流精度的影响最为直观失调电压失调电压VOS 因同相端和反相端失配而产生的输入级固有电压差，越小因同相端和反相端失配而产生的输入级固有电压差，越小越好越好偏置电流偏置电流IB 输入级为了能正常工作而对输入晶体管进行偏置所需要的输入级为了能正常工作而对输入晶体管进行偏置所需要的基极基极电流电流（BJT）或栅极）或栅极电流电流（JFET），可能流入（），可能流入（NPN BJT或或P沟道沟道JFET）或流出（）或流出（PNP BJT或或N沟道沟道JFET）运放的输入引脚，）运放的输入引脚，越小越好越小越好-+ib-VOS ib+R1 R3V

14、IN setto 0 V失调电压失调电压VOS是针对是针对V+和和V-之间的固有电压差；之间的固有电压差；偏置电流偏置电流IB针对针对V+和和V-单个引脚而言，单个引脚而言，IB+和和IB-；失调电流失调电流IOS是等于是等于IB+ - IB-；对于一些没有内部偏置电流调零电路的运放来说，对于一些没有内部偏置电流调零电路的运放来说，IOS可以比可以比IB小小10倍以上；倍以上；对于有对于有调零电路的运放来调零电路的运放来说，两者几乎相等。说，两者几乎相等。R2VS+ 运算放大器的工艺决定运算放大器的工艺决定VOS 和和 IB 运放的设计运放的设计工艺对其各种指标有非常重要的影响工艺对其各种指标

15、有非常重要的影响 常常常常有三种基本工艺：有三种基本工艺：* Bipolar：低输入阻抗，低输入阻抗，IB =1-100nA；VOS=10-100uV，低至，低至0.1uV/OC；低电压噪声，如；低电压噪声，如1nV/* JFET：高输入阻抗，高输入阻抗，IB=10-100pA，但温漂大，每，但温漂大，每10摄氏度翻倍；摄氏度翻倍；VOS=0.1-5mV* CMOS：高输入阻抗；低失调；高输入阻抗；低失调；轨到轨输出能力；轨到轨输出能力；低功耗，静态电源电流低功耗，静态电源电流Iq可低至可低至700nA TI独有的领先工艺：独有的领先工艺：* DiFET：极高的输入阻抗，极高的输入阻抗，IB低

16、至低至3fA；低失调；极低的电流和电压噪声；最好的直流精度；低失调；极低的电流和电压噪声；最好的直流精度 这些工这些工艺也可以结合：艺也可以结合：* BiFET：Bipolar + JFET：FET输入，输入，Bipolar输出输出 * BiCMOS：Bipolar + CMOS：常见于模数混合电路，如电源芯片：常见于模数混合电路，如电源芯片 对于对于我们这里描述的我们这里描述的VOS和和IB来说来说，主要关心，主要关心OPA输入级的工艺输入级的工艺Hz精密运算放大器：精密运算放大器： OPAOPAy y2xx: Bipolar2xx: Bipolar, , 精密精密, , 微输入失调电压微输

17、入失调电压, , 低噪声低噪声, GBW, GBW80MHz; 80MHz; OPA209, OPA211, OPA209, OPA211, OPA1611OPA1611OPAOPAy y1xx: FET, DiFET1xx: FET, DiFET, , 精密精密, , 高输入阻抗高输入阻抗, , 微偏置电流微偏置电流( (但温漂较高但温漂较高); GBW); GBW20MHz; 20MHz; OPA140, OPA140, OPA827OPA827OPA16xOPA16xy y: : 音频专用高性能运放音频专用高性能运放; ; OPA161y: Bipolar; OPA164y: JFET;

18、 OPA1632, OPA161y: Bipolar; OPA164y: JFET; OPA1632, 全差分全差分OPA637,OPA637, OPA627: DiFETOPA627: DiFET, , 精密精密, , 优秀的直流交流特性优秀的直流交流特性, GBW, GBW80MHz80MHzOPAOPAy y3xx: CMOS, 3xx: CMOS, 5.5V,5.5V, 精密精密, , 直流特性出众直流特性出众, , 低功耗低功耗, , 轨到轨轨到轨R-R, R-R, 自归零自归零, , 零交越失真零交越失真 GBWGBW250MHz; 250MHz; OPA347, OPA374,

19、OPA333, OPA365, OPA354, OPA300OPA347, OPA374, OPA333, OPA365, OPA354, OPA300 OPA OPAy y7xx: CMOS, 7xx: CMOS, 24V; GBW24V; GBW20MHz; 20MHz; OPA727, OPA735OPA727, OPA735 TLV/TLCxxx TLV/TLCxxxy y: : CMOS, CMOS, 16V; GBW16V; GBW10MHz; 10MHz; 针对低成本针对低成本, , 低频应用低频应用; ; TLV246yTLV246y, , TLC08yTLC08y* * 上面

20、型号中的上面型号中的y y表示通道数表示通道数TI 精密放大器家族精密放大器家族运放的直流精度通运放的直流精度通常由其输入级工艺决定常由其输入级工艺决定输出信输出信号幅度被供号幅度被供电电压所限制电电压所限制轨到轨输入输出运放示例轨到轨输入输出运放示例轨到轨轨到轨输入和输入和输出运放：输出运放：如如OPA365，输入和输出摆幅都能非常，输入和输出摆幅都能非常接近供电电源轨。但也不能完全达到。接近供电电源轨。但也不能完全达到。轨到轨轨到轨输出输出运放：运放：如如OPA335，输出摆幅输出摆幅可以非常接近供可以非常接近供电电源轨。但不能完全达到。输入在高电电源轨。但不能完全达到。输入在高电平处需要

21、电平处需要1.5V的净空。的净空。非轨到轨运放：非轨到轨运放：如如 A741、LM324、OP27等等，输入和，输入和输输出在高电平和低电平处都需要一定的净出在高电平和低电平处都需要一定的净空才能保证不发生削顶空才能保证不发生削顶/削底。削底。Input SignalRangeOPA365: Vdd+ = 5V, Vdd- = GND5VGNDOutput SignalRangeInput SignalRangeOPA335: Vdd+ = 5V, Vdd- = GNDGNDOutput SignalRangeInput SignalRangeuA741Output SignalRange5V

22、3.5VVdd+Vdd-OPA333, OPA2333Very Low Power Zero-Drift / Auto-Zero OPAUltra-Low Quiescent Current: 25A (max)Low Offset Voltage: 10V (max)Offset Voltage Drift: 0.05V/ C (max)Low Voltage Noise: 1.1 VP-PBandwidth: 350kHzRail-to-Rail Input and Output1.8V to 5.5V Supply VoltageSpecified Temperature Range:-

23、40 C to +125 COPA333: SC70-5, SOT23-5, SO-8OPA2333: QFN-8, SO-8Battery-Powered InstrumentsTemperature MeasurementPrecision Strain GagesPrecision Sensor ApplicationsHandheld Test Equipment Lowest Power Increases Battery Life Low Offset and Drift Removes Need forCalibration in Application RRIO Increas

24、es Dynamic Range 1.8V Supply Excellent for Battery Devices Micro SC70 Package Saves Board Space低失调电压运放的两种结构：低失调电压运放的两种结构：自归零自归零 Auto-Zero 和和 斩波调零斩波调零 ChopperAuto-ZeroChopperOPA365Zero-Crossover, RRIO, 50MHz Single Supply Amplifier Excellent signal linearity over entire inputcommon mode range RRIO ma

25、ximizes input dynamic range andenables true 2.2V single supply dataacquisition Speed and THD specs optimized for up to250ksps unity gain buffer data acquisitionOPA365 Salley-Key Low Pass Filter Zero-Crossover Input TopologyExcellent THD+N: 0.0006%Excellent CMRR: 100dBRail-to-rail input/output:Input

26、100mV Beyond Supply RailsLow noise: 4.5nV/Hz Speed:Gain bandwidth: 50MHzSettling time: 300ns to 0.01% Low offset: 200V 2.2V to 5.5V operation Single Supply Data Acquisition Security & Surveillance Handheld Test and Measurement Active Filters Audio Preamplifiers & Filters Precision signal con

27、ditioning传统的轨传统的轨到轨到轨输入结构需要输入结构需要2级级电压轨。而此电压轨。而此2级输入结构会带级输入结构会带-零交越失真零交越失真的输入结构通过内的输入结构通过内传统传统2级输入的轨到轨输入结构和零交越失真结构级输入的轨到轨输入结构和零交越失真结构-INVSSSecondQ1Q2Q3+INZero-Crossover Input StageVOUTVSS-1.1VVSS-1.5V-INStageQ1Q2+INGND-0.1VChargePumpVSS+0.5VVSS+0.1VVSS -VOUTVCMVOUTVCM0V -Stage结构来使电压达到正电压和负结构来使电压达到正电

28、压和负0V来过渡区附近的来过渡区附近的失调电压失调电压漂移，漂移，从而导致电压锯齿。从而导致电压锯齿。VSS置一个充电置一个充电泵来提升输入泵来提升输入级的级的偏置电压，因此只需要一级偏置电压，因此只需要一级VSS -结结构。从而消除了过渡区和其带构。从而消除了过渡区和其带来的时域锯齿。来的时域锯齿。VOUTSecondStandard Two-Stage InputQ4dB200-20-40-60-80-100-120-140-160Fs = 262.1440 kHz Fin = 10.448000 kHzSNR = 89.817SINAD = 86.838SFDR = 95.384THD

29、( 9 ) = -89.879ARL = 84.288时域上时域上的锯齿会带来的锯齿会带来频域上的高次谐波频域上的高次谐波传统传统2级输入的轨到轨输入运放的谐波失真级输入的轨到轨输入运放的谐波失真Frequency Spectrum (16384 Point FFT)9次谐波的失真次谐波的失真(dB)dB200-20-40-60-80-100-120-140-160OPA365零交越失真运放的谐波失真表现零交越失真运放的谐波失真表现Frequency Spectrum (16384 Point FFT)Fs = 262.1440 kHz Fin = 10.448000 kHzSNR = 90.

30、143SINAD = 89.905SFDR = 103.068THD ( 9 ) = -102.634ARL = 84.288零交越失零交越失真结构不带来高次谐真结构不带来高次谐波，波，从而达到一个很好的从而达到一个很好的THD指标指标9次谐波的失真次谐波的失真(dB)供电电压供电电压设计要求设计要求典型应用典型应用推荐运放工艺推荐运放工艺 推荐推荐TI产品家族产品家族Vs5VR-R，低功耗，低功耗，精密，小封装精密，小封装便携，电池供电便携，电池供电 CMOSOPA3xx, TLVxxxxVs16VR-R，低噪声，精，低噪声，精密，低偏置电压，密，低偏置电压，小封装小封装工业工业CMOSOP

31、A3xx, OPA7xx,TLCxxxxVs36V低输入偏置电流，低输入偏置电流，高输入阻抗高输入阻抗工业，测试设备，工业，测试设备，光网络，高端音光网络，高端音频频FET, DiFETOPA1xx, OPA627Vs44V低输入失调电压，低输入失调电压，低温漂低温漂工业，测试设备，工业，测试设备，光网络，高端音光网络，高端音频频BipolarOPA2xx, TLExxxx5V to15V 双电双电源供电源供电双电源电压，高速双电源电压，高速应用应用XDSL，视频，视频，驱动驱动ADCDiFET, BiCOM, High Speed BipolarOPA6xx, OPA8xx,THSxxxx1

32、.8V to 5.6V单电源供电单电源供电单电源电压，高速单电源电压，高速应用应用消费电子，视频，消费电子，视频，驱动驱动ADC，医疗，医疗High Speed CMOSOPA35x, OPA6xx,THSxxxx, OPA8xx精密运放的选型指南精密运放的选型指南差动放差动放大器和大器和仪表放大器仪表放大器- +VCM = (VIN+ + VIN-) / 2VCM = (+6.5V) + (+3.5V) / 2 = +5VVDIFF = VIN+ - VIN-VDIFF = (+6.5V) (+3.5V) = +3VVOUT-(1.5V)VDIFF/2+VIN+ = +6.5VVIN- =

33、+3.5V-VCM(5V)VDIFF/2(1.5V)认识共模电压和认识共模电压和差差模电压模电压共模电压共模电压Common-Mode Voltage (VCM)：运放运放V-和和V+包含的相同的信号成分包含的相同的信号成分差模电压差模电压Differential Voltage (VDIFF)：运放运放V-和和V+包含的不同的信号成分包含的不同的信号成分+ -差动放大器：抑制共模信号，提取差模信号差动放大器：抑制共模信号，提取差模信号When R2 = R1 = R4 = R3 VOUT = (V1-V2)=共模抑制比共模抑制比CMRR共模抑制比共模抑制比 Common-Mode Rejec

34、tion Ratio (CMRR) 衡量差动放大器放大差衡量差动放大器放大差模信号（模信号（VDIFF）的同时抑制共模电压（）的同时抑制共模电压（VCM）的能力。通常用）的能力。通常用dB表示，常介于表示，常介于80dB和和120dB之间，越高越好。之间，越高越好。CMRR=Gdiff/Gcm（以倍数为单位）。一般（以倍数为单位）。一般是放是放大差模信号，大差模信号，Gdiff为为正（当以正（当以dB为单位为单位时）；时）；共模信号是衰减，共模信号是衰减，Gcm为为负（当以负（当以dB为单位为单位时）。故时）。故CMRR就会得到一个比较大的正数。就会得到一个比较大的正数。GdiffGcmCMR

35、R =我们希望所有的差动放大器我们希望所有的差动放大器: 仅仅放大差模信号仅仅放大差模信号 将共模信号完全抑制将共模信号完全抑制但是所有的差动放大器都不能完美地抑制共模信号，会有但是所有的差动放大器都不能完美地抑制共模信号，会有CMRR这个指标：这个指标： CMRR越小，共模信号引起的输出失调就会越大越小，共模信号引起的输出失调就会越大差动放大器的差动放大器的CMRR由什么决定？由什么决定？ 决定因素：外部电阻网络的匹配决定因素：外部电阻网络的匹配精度！（精度！（影响电路的对称性影响电路的对称性） 如果如果R1、R2、R3、R4中的任意一只中的任意一只R有有0.1%的误差，的误差， 差动放大器

36、的差动放大器的CMRR将降至将降至2000:1，或，或66dB 我们在零售市场最多可以买到我们在零售市场最多可以买到1%精度的电阻，精度的电阻， 一个电阻的一个电阻的1%误差将降低误差将降低CMRR到到46dB 而实验室里随手拿来的电阻可能是而实验室里随手拿来的电阻可能是5%精度的精度的.差动放大器差动放大器 Difference AmplifiersVinvR1R2R3R4VIN-VIN+-+VOUTVninvVOUT = (Vninv - Vinv)R2/R1R1 = R3，R2 = R4 1% 的电阻精度的电阻精度 40dB 0.1% 的的电电阻精度阻精度 60dB TI提供的硅片提供的

37、硅片级电级电阻匹配阻匹配 100dB优点：高共模抑制比，宽输入共模电压范围优点：高共模抑制比，宽输入共模电压范围缺点：降低的输入阻抗，低固定增益缺点：降低的输入阻抗，低固定增益TI的的INA系列放大器家族系列放大器家族INA：差分输入放大器家族：差分输入放大器家族提供优异的共模抑制性能提供优异的共模抑制性能（High CMRR）Instrumentation Amplifiers (INA)Current Sense Amp电流检测放大器电流检测放大器Instrumentation Amp仪表放大器仪表放大器Difference Amplifiers差动放大器差动放大器_+三运放结构的仪表放大

38、器三运放结构的仪表放大器 INA优点：极高优点：极高的的输入阻抗，高增益范围，高输入阻抗，高增益范围，高CMRR缺点：输入共模电压范围窄缺点：输入共模电压范围窄，和差动放大器相比增加的功耗、尺寸和成本和差动放大器相比增加的功耗、尺寸和成本VA2 = VCM + (VDIFF/2)(1+2RF/RG)-+VIN+VIN-RD-+-+-VDIFF/2VDIFF/2VCMVOUT = VDIFF(1+2RF/RG)VOUTRFRFRDRDRDRGA2A1A3VA1 = VCM - (VDIFF/2)(1+2RF/RG)_+VIN+VIN-R1VDIFF/2VCMVOUT两运放结构的仪表放大器两运放结

39、构的仪表放大器 INA+-A1VDIFF/2RFRFR1RREF+-A2VOUT = VDIFF(1+2RF/RG + RF/R1) + VREFVA1 = VCM(1+R1/RF) - (VDIFF/2)(1+2R1/RG + R1/RF) VREF(R1/RF)优点：和三运放优点：和三运放INA相比，低的成本、尺寸和功耗相比，低的成本、尺寸和功耗缺点：输入共模电压范围窄，随频率升高缺点：输入共模电压范围窄，随频率升高CMRR急剧降低，最小增益为急剧降低，最小增益为2RG_+-_+两运放结构两运放结构INA和三运放结构和三运放结构INA的比较的比较CMRR vs. Frequency两运放结

40、构的两运放结构的INACMRR vs. Frequency三运放结构的三运放结构的INA差动放差动放大器和电流大器和电流检测检测放大器等放大器等Low Side Current Sensing Low side current sensing Current sensor element between the load and ground. Advantages Straightforward Rarely requires more than an op-amp to implement Inexpensive and precise Disadvantages Adds undesir

41、able resistance in the ground path May require an additional wire to the load that could otherwise beomitted When to choose low side current sensing When you CAN? Choosing low side current sensing is almost always the best option if yourapplication can tolerate the extra disturbance in the ground pa

42、th.High Side Current Sensing High side current sensing Current sensor element between the supply and load. Advantages Current sensor connected directly to the power source and can detectany downstream failure and trigger appropriate corrective action Wont create an extra ground disturbance that come

43、s with a low sidecurrent sensing design Disadvantages Requires very careful resistor matching in order to obtain anacceptable common-mode rejection ratio (CMRR). Must withstand very high common-mode voltages When to choose high side current sensing When low side sensing is not an option due to the a

44、dded grounddisturbance When cost is saved by eliminating wiringTI INA选型指南选型指南高共模抑制比放大器高共模抑制比放大器INAINAy y13x/10 x:13x/10 x:差动放大器差动放大器，电阻网络内置，无输入缓冲，电阻网络内置，无输入缓冲，供电供电36V36V，BW up to 5MHzBW up to 5MHz，输入，输入V VCMCM up to up to 200V200VINAINAy y2xx/19x/16x: 2xx/19x/16x: 电流并联监视器电流并联监视器即电流检测放大器即电流检测放大器，供电，供

45、电36V36V， BW up to 34MHzBW up to 34MHz，输入，输入V VCMCM from -60V to 80V from -60V to 80VINAINAy y11x/12x:11x/12x:仪表放大器仪表放大器，高输入阻抗，高放大倍数，高输入阻抗，高放大倍数供电供电36V36V，BW up to 800kHz (Gain=100BW up to 800kHz (Gain=100时时) )INAINAy y3xx:3xx: 仪表放大器仪表放大器，CMOSCMOS，供电，供电5.5V5.5V，轨到轨，自归零，轨到轨，自归零，低噪低功耗，低噪低功耗，BW up to 80

46、0kHz (Gain=100BW up to 800kHz (Gain=100时时) )推荐型号：推荐型号：差动放大器：差动放大器：INA133, INA137(DIP)INA133, INA137(DIP)仪表放大器：仪表放大器：INA333, INA128(DIP)INA333, INA128(DIP)电流检测放大器：电流检测放大器：INA271, INA282INA271, INA282* * 上面型号中的上面型号中的y y表示通道数表示通道数TI的其他放大器的其他放大器功率放大器：功率放大器： OPA4xx: OPA4xx: 宽供电范围，宽供电范围，up to 100Vup to 10

47、0V，输出电流至，输出电流至50mA50mA，BW10MHzBW10MHzOPA5xx: OPA5xx: 高输出电流，高输出电流，up to 10Aup to 10A，供电，供电up to 80Vup to 80V，BW20MHzBW20MHz增益可控放大器：增益可控放大器： PGA11xPGA11x：数字程控增益放大器，数字程控增益放大器，BW up to 10MHzBW up to 10MHz，放大倍数，放大倍数2 2进制或进制或1010进制可调进制可调其他放大器：其他放大器： XTRxxxXTRxxx：4-20mA 4-20mA 发射器；发射器；RCVxxx: 4-20mA RCVxxx

48、: 4-20mA 接收器接收器LOGxxxLOGxxx：对数放大器：对数放大器IVCxxxIVCxxx：积分放大器：积分放大器DRVxxxDRVxxx：驱动放大器（：驱动放大器（PWMPWM，线路驱动等），线路驱动等）ISOxxxISOxxx：隔离放大器：隔离放大器VFCxxxVFCxxx：电压到频率，频率到电压转换器：电压到频率，频率到电压转换器TLC04TLC04：4 4阶阶ButterworthButterworth开关电容滤波器，截止频率开关电容滤波器，截止频率fc=clk/50fc=clk/50，fcfc高至高至40kHz40kHzUAF42UAF42：通用滤波器：通用滤波器高速放大

49、高速放大器器Bandwidth: Small Signal Frequency ResponseGBP (Gain Bandwidth Product)VFB (voltage feedback amplifier) usable bandwidth depends on the gain configurationGain * Bandwidth = GBW productFor examplea) If an amplifier has a 1MHz GBW productb) It only has a bandwidth of 10kHz in a gain of 100 xNote:

50、 GBP is not quite true for CFB (current feedback amplifier)! 因增益大，大信号因增益大，大信号! Never use an amplifier near GBP (referring to BW)!Slew Rate: Determined Large Signal BandwidthSlew Rate Determines the Limit of Large Signal Bandwidth注意：这里的注意：这里的V是指输出电压！是指输出电压！指输出电压幅值！指输出电压幅值！Types of High Speed OPA VFB

51、& CFBSimplified VFB ModelSimplified CFB ModeliERROR = ieVFB vs. CFB: Bandwidth-Gain RelationshipVFB vs. CFB: Slew RateBuffer for a 10MHz Sine wave with 5Vpp Amplitude SR needs 300V/ sVFBCFBSmall Signal BW G=1: 280MHzLarge Signal BW G=1: 200MHzSR = 2100V/sGBW = 280MHzSR = 240V/sSlew Rate2 VppBand

52、width =Slew Rate = 2 Vpp BandwidthVFB vs. CFB: Slew RateVFBCFBMost High Speed VFB have a Slew Rate 500V/ sMost Precision VFB have a Slew Rate 30V/ sSome TI Leading Technology VFB (OPA690) can reach Slew Rate near 2000V/ sSelecting Feedback Resistor for CFBCFB With a Feedback CCompensate CFB with a L

53、ager RFHigh Speed Apps:VFB vs. CFB: What to Use and When VFB has lower noise in low gains due to low inverting current noise VFB has Gain Bandwidth Product limits to high frequency operation VFB typically has better distortion at lower gainsG=3 G=4G=1G= VFBCFB CFB has lower noise due to lower Rg res

54、istor value in high gain CFB does not have Gain Bandwidth Product limitation CFB typically has better distortion at higher gainsCaveat: De-compensated VFB Amps may be an alternativef =10MHzDCf = VFBCFBHigh Speed Apps:VFB vs. CFB: What to Use and When VFB has better distortion at lower frequency VFB

55、can be used for all filters and as integrators VFB has better DC accuracy Better Vio, Iib, matching, and drifts CFB typically has much higher Slew Rates Better 3rd-Order Harmonics at higher frequency Higher output Voltage Swing is achievable at higher frequencies CFB allows higher bandwidth at highe

56、r gainsCaveat: De-compensated VFB Amps may be an alternativeHigh speed amps by ApplicationGeneral Purpose High Speed AmpsAmplifiersVoltage Feedback Low gain operation (G1000V/ s Low distortion high gains High O/P currentsFully Differential Differential signal A/D drivers Common mode rejection Minimi

57、zed HD2 distortion Ease of use & flexibilityJFET Input High input impedance Low bias current Data acquisition bufferingTI High Speed AmplifiersMUX1/3-ChLine DriversDSLPLCApps SpecificVideo AmpsFilterGainGeneral PurposeOp AmpsVFB & CFBFixed GainRail to Rail in/outSpecial FunctionsFDAFETVCATra

58、nsconductanceMultiplexerTHS73xxTHS6xxxTHSOPATHSOPAVCATI High Speed Amplifier SummaryHigh Speed Amplifiers (OPA69x, OPA8xx, THS3xxx, THS4xxx):High Speed Amplifiers (OPA69x, OPA8xx, THS3xxx, THS4xxx):- Precision Amplifiers are surely Voltage Feedback- Precision Amplifiers are surely Voltage Feedback-

59、HS Amplifiers can be Voltage Feedback or Current Feedback- HS Amplifiers can be Voltage Feedback or Current Feedback- - HS Amplifiers most are Bipolar input stageHS Amplifiers most are Bipolar input stage- CMOS ones are slower, can be used in low power and R-R under- CMOS ones are slower, can be use

60、d in low power and R-R under 1.8-5.5V single supply 1.8-5.5V single supply- FET/CMOS input ones are used in high speed transimpedance- FET/CMOS input ones are used in high speed transimpedance跨阻跨阻 applications which require a high input impedance Ampapplications which require a high input impedance Amp高速运算放