单电源放大器电路的正确去耦方法

judy — Tue, 19 Jul 2022 07:20:03 +0000

在放大器电路设计中，你一定被一些最常见的问题给“坑”过，例如——没能用正确的方法对单电源运算放大器电路进行去耦。今天我们就讨论下这个问题，并给出单电源放大器电路的正确去耦方法。

单电源运算放大器电路要求对输入共模电平进行偏置以处理正负摆动的交流信号。当采用电阻分压供电电源的方法来提供偏置时，必须进行足够的去耦处理，以维持电源抑制(PSR)不变。

常见但错误的方法

一种常见的，但是错误的做法是通过一个带有0.1 μF旁路电容的100 kΩ/100 kΩ分压电路来向运算放大器的同相端提供 VS/2偏置。如果使用这些值，电源去耦往往显得不足，因为其极点频率仅为32Hz。

正确方法推荐

当电路工作在不稳定的环境下，图1（同相放大）和图2（反相放大）给出了如何获得最佳效果的VS/2去耦偏置电路。

图1 单电源同相放大器电路的正确去耦方法

Midband Gain = 1 + R2/R1

图2 单电源反相放大器电路的正确去耦方法

Midband Gain = –R2/R1

两种情况下，偏置功能均由同相输入端提供，反馈使反相输入端获得相同的偏置，而单位直流增益则将输出偏置为同一电压。耦合电容C1与BW3一致，滚降低频增益。

文章来源：亚德诺半导体

一张图搞懂为什么去耦电容要好几种容值？

judy — Tue, 19 Apr 2022 06:52:30 +0000

本文转载自：硬件十万个为什么微信公众号

在设计普通电路时，工程师们通常关注的是电容的容值、耐压值、封装大小、工作温度范围、温漂等参数。但是在高速电路上或电源系统中及一些对电容要求很高的时钟电路中，电容已经不仅仅是电容，是一个由等效电容、等效电阻和等效电感组成的一个电路，简单的结构如图所示。

电容在高速电路中的等效电路

图中，C为所需电容，ESR为等效串联电阻，ESL为等效串联电感，CP为等效并联电容。

既然这是一个电路，那么就不再是一颗独立电容那么简单了。这个等效电路性能受很多因素的影响，在选择这类电容时，不仅仅要关注前面提到的那些参数，还要关注在特定频率下的等效参数，以Murata的1μF的电容为例,在谐振频率点时，对应的等效电容为602.625nF，等效电阻为11.5356mΩ，等效电感为471.621pH。理想电容和实际电容就呈现出不一样的性能。如图所示是理想电容和实际电容的阻抗曲线。

理想电容和实际电容的阻抗曲线

在工程实践中，很多工程师看到参考板设计或其他工程师设计的板子中有很多电容，觉得自己的产品按照他们的设计照搬就不一定不会出问题。其实这也不是如此，因为产品应用不同、结构也有可能不同，这就可能使得产品设计的PCB层叠不一样、通流平面也不一样，而这些都是会引起电源系统的不一致。

在电源系统设计中，通常都会有很多类型的电容存在，如一个电源系统中会有100μF、47μF、22μF、10μF、1μF、0.1μF等类型的电容，这么多类型的电容是否可以统一为某一种类型的电容呢？如图所示，以电容的阻抗曲线为例，进行说明。

增加相同电容值的电路阻抗曲线图

增加不同电容值的电路阻抗曲线图

通过上面两张图对比可以看到，如果都使用相同类型的电容，虽然阻抗更低，但是去耦频率范围几乎没变化；如果使用不同种类的电容，则可以增大去耦频率范围。

在电源系统中并不是电容越多越好，在某些系统中如果电容多了反而会导致新的噪声点出现。

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单电源放大器电路的正确去耦方法

一张图搞懂为什么去耦电容要好几种容值？