书接上回,还有很多特殊性能的集成运算放大器以及新型集成运算放大器来满足不同应用的特殊需求。
低噪声集成运算放大器
在很多应用中,需要放大器自身是低噪声的。
首先是精密测量和微弱信号测量应用中,有些时候的有用信号仅仅为数十微伏,如果放大器自身的噪声高于有用信号,则放大器输出信号到底是什么就不知道了。因此,精密集成运算放大器本身必须是低噪声的。
如果是变化比较缓慢的工业应用,选用精密集成运算放大器就可以了。
除了测量微弱工业信号外,低噪声放大器的另一个应用就是音频前置放大器,如磁头放大器,话筒放大器,需要将数十微伏的有用信号放大到接近100mV,这就需要放大器具有低噪声特性。不仅如此音频低噪声集成运算放大器还需要具有不低于300倍的闭环增益,同时还要有20kHz以上的闭环带宽。这要求集成运算放大器不仅具有低噪声特性,还要具有10MHz以上的单位增益带宽。精密集成运算放大器的单位增益带宽一般不到1MHz。因此,具有低噪声特性又具有10MHz以上单位增益带宽的音频集成运算放大器应运而生,如NE5532、NE5534等型号。
这类放大器最新的典型型号如ADI公司的AD8229,具有超低输入和输出噪声,可用于恶劣环境下的数据采集。
集成功率放大器
集成运算放大器具有失真度低的优点,如果将集成运算放大器的输出电流、输出电压也大幅度增加,就可以成为性能优秀的集成音频功率放大器,现在的集成音频功率放大器的特性与内部等效电路还真的就是典型的集成运算放大器结构。在突出输出电压、输出功率的同时降低了输入电阻的要求,同时为了提高集成音频功率放大器的带宽和输出电压摆动速率,集成音频功率放大器的内补偿仅仅做到闭环增益为20dB条件稳定,在闭环电压增益0dB条件下可能是不稳定的。
现在的集成音频功率放大器单片最大输出功率可以达到130W。
集成比较器
在电子线路中有一种应用就是电平比较,电路的输出仅仅需要高电平或低电平,不需要中间任何状态,这种电路称为比较器电路。电子技术基础教材中用运算放大器做比较器。用集成运算放大器作为比较器电路有一个不可忽视的缺点,这就是通用型集成运算放大器的输出电压摆动速率太低,仅仅0.5V/μs。这样从-10V转换到+10V需要40μs,这个速度在电子线路中往往是不允许的。除非选用高速集成运算放大器,但这需要考虑成本问题。
因此在实际应用中,比较器电路应该用集成比较器(可以认为是集成运算放大器的一个特例)。由于集成运算放大器是应用于闭环负反馈应用状态,要求在闭环的工作模式下一定是稳定的,因此需要对集成运算放大器进行频率补偿(内补偿或外补偿),一般补偿成为单极点特性,需要大幅度的滞后校正,这是集成运算放大器速度和带宽上不去的最根本原因。
集成比较器是工作在开环或正反馈的迟滞比较工作模式,根本不需要考虑集成比较器在负反馈状态下是否稳定。因此,集成运算放大器的频率补偿也就不需要考虑了;集成比较器也不需要具有极高的开环电压增益,一般60dB就够用了,没有必要做到100dB甚至140dB,这就可以大大的简化内部等效电路;由于比较器电路仅仅需要输出高、低电平,输出级也可以做成开路集电极形式,这又可以进一步简化内部等效电路。这样集成比较器内部等效电路相对于集成运算放大器而言简化得多。
新型集成运算放大器--满幅集成运算放大器
随着集成运算放大器的应用范围越来越广,低工作电压应用场合越来越多,最低的甚至达到一颗镍氢电池的最低电压0.9V!
如果用常规的集成运算放大器,即使是3.3V的锂电池电压也不会工作。勉强能工作的5V电源电压的输出电压幅度不会超过1V!如此低的电压利用率在低电压工作模式下是不能允许的,需要大幅度提高输出电压幅度在电源电压中的比值。
输出电压幅值接近电源电压(+VCC-50mV≥VO≥GND+20mV的集成运算放大器称为满幅集成运算放大器(英文:rail-to-rail operational amplifier)。这样的集成运算放大器即使电源电压为1V时,输出电压幅值也可以超过0.9V,电压利用率超过0.9。
这种器件最新的典型型号如凌力尔特公司的LT1494 / LT1495 / LT1496,在2.2V~36V电源电压输入范围内,失调电压最大值仅为375µV。
新型集成运算放大器--微功耗集成运算放大器
在电池供电或要求集成运算放大器的功耗极低的应用中,需要的功耗极低。例如,集成运算放大器的静态电源电流在50μA、电源电压5V,则集成运算放大器的功耗为0.25mW;如果是1V电源电压,静态电流为10μA,则集成运算放大器功耗为10μW!
开环单位增益带宽100MHz以上的集成运算放大器
随着集成运算放大器的应用领域越来越宽、电子线路也不断的拓展其应用领域。普通的30MHz~70MHz的普通意义上的宽带/高速集成运算放大器已经不能满足新的应用要求。超级宽带/高速集成运算放大器应运而生。
有一般宽带放大需要的100MHz以上的宽带集成运算放大器;也有需要闭环带宽6.5MHz(开环带宽100MHz)以上的视频放大器。
还有闭环带宽500MHz以上的CATV放大器,也有输出电压摆动速率超过1000V/μs驱动光纤传输中的激光二极管的高速驱动器。
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