集成运算放大器在差分信号处理中的应用.docx
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1、总第 224期 2008年第 6期计算机与数字工程Computer & D igital EngineeringVo l. 36 No. 6673集成运算放大器在差分信号处理中的应用刘松江陶翼(武汉数字工程研究所 武汉430074)摘 要 详细研究几种基于集成运算放大器的差分运算电路 。通过讨论输入失调电流对集成运算放大器输出的影 响 ,推导出集成运算放大器外围阻抗的最佳取值关系 。关键词 集成运算放大器 输入失调电流 外围阻抗中图分类号TN722. 7App lication of Operational Amp lifier on Processing D ifferential S ig
2、nalL iu SongjiangTao Y i(W uhan D ig ita l Engineering Institute, W uhan 430074)A b s t ra c t S everal differential operational circuits based on the operational am p lif ier are researched in detail. A f te r discus2 s ing how the input offset current influences the output of operational am p lif
3、ier, the op tim al re la tionship be tw een peripheral im ped2 ance is obtained.Ke y w o rd soperational am p lif ier, input offset current, peripheral im pedance C la s s N um b e r TN 722. 71引言集成运算放大器是模拟电路中应用最广泛和灵 活的器件 ,能组成实现各种功能和特性的线性或非 线性电路 。理想运算最主要的特点有 :开环电压增 益无限大 ,输入阻抗无限大 ,零输出阻抗 ,零输入失 调电压 ,共模抑
4、制比无限大 ,带宽无限大 。而实际集成运算放大器是非理想的 ,如开环增益及输入阻抗2基本运算电路2. 1 同相差分放大器 2 图 1 表 示 的是同相差分 放大器的示意 图。经 过 同 相 差分放大器后 , 输入差分信号均为有限值 ,失调电流和失调电压也不可能为零等。 差分信号相比单端信号有以下几个优点 1 :图 1 同相差分放大器示意图转化成单端信号 , 且信号幅度经过一定幅度放大 (或缩小 ) 。图中 , Vin表示输入1)差分信号对外部电磁干扰是高度免疫的 ; 2 )差差分信号 (V= V- V, R、R 、R 、R 表示集成in+- )ff分信号有利于识别微小信号 ; 3 ) 单端输入
5、系统的信号要依靠虚地 ,而差分信号不需要虚地 ,提高了 双极型信号的保真度和稳定性 ; 4 )差分信号时序运算放大器外围电阻 (其中 Rf 表示反馈电阻 ) , V0表示输出单端信号 , Vref表示参考电平。 根据理想运算放大器的“虚短 ”和“虚断 ”特性,可得定位精确 。因此 ,差分信号在实际工程应用中得到了广泛的应用 ,如数模转换的前端经常会对差分信 号进行一定预处理 ,采用集成运算放大器简单而又 有效 。基于单端信号运算电路 ,本文对几种基本的 差分信号运算电路进行了详细研究 。 V - - VA R V + - VBR VA =VB VA - V0=Rf VB - V ref=R f
6、( 1)3 收稿日期 : 2008年 3月 2日 ,修回日期 : 2008年 3月 27日作者简介 :刘松江 ,男 ,硕士研究生 ,助理工程师 ,研究方向 :嵌入式系统开发和数字信号处理 。陶翼 ,助理工程师 ,研 究方向 :嵌入式 L inux系统。68刘松江等 :集成运算放大器在差分信号处理中的应用第 36卷由上式可得 2R f Vo =NV i +Vref( 9)0 = R (R + R )ff+ff-V1R (R + R ) V- R (R + R ) V f R ( R + R f )R + Rf i = 12. 4 差分减法器接合同相差分放大器和反相差分放大器 , 可以+R ( R
7、 + R f )Vref( 2)得到如图 4所示的差分减法器 。根据“虚短 ”“虚由式 ( 2)可以看出 , 要使输入差分信号 Vin转为单端信号 , 需要满足 R f ( R + Rf ) = Rf ( R + R f ) ,断 ”理论 , 在满足式 ( 3)的前提下 , 可得 2R f 即 : R = R RfR f( 3)Vo =(V1 - V2 ) +Vref( 10)R + R f或 2R f将式 ( 3)代入式 ( 2) , 可得 : 2R f Vo =R + Rf(V1 - V2 ) +Vref( 11)Vo =或R + R fVin +Vref( 4) 2R f Vo =R +
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- 集成 运算放大器 信号 处理 中的 应用
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