充電機(jī)充電電路設(shè)計對電阻使用的經(jīng)驗法則說不的原因
2017-7-23 12:17:27??????點擊：
先來看看老師的教導(dǎo)……
如果您是在741充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器 橫行天下的時代長大的，那么平衡充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器輸入端電阻的觀念必定已扎根在您的腦海中。隨著時間的流逝，由于不同充電機(jī)充電電路技術(shù)和不同IC工藝的出現(xiàn)，這樣做可能不再是對的。事實上，它可能引起更大蓄電池充電機(jī)輸出直流誤差和更多噪聲，使充電機(jī)充電電路更不穩(wěn)定。我們以前為什么要那樣做？什么變化導(dǎo)致我們現(xiàn)在這樣做可能是錯誤的？
在二十世紀(jì)六十年代和七十年代，第一代充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器采用普通雙極性工藝制造。為了獲得合理的速度，差分對尾充電機(jī)充電電流一般在10 μA到20 μA范圍內(nèi)。
而β值為40到70，故充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流在1 μA左右。然而，晶體管匹配度并不那么高，所以充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流不相等，導(dǎo)致充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流之間有10%到20%的偏差（稱為“充電機(jī)充電電路輸入失調(diào)充電機(jī)充電電流”）。
在同相接地充電機(jī)充電電路輸入端增加一個與充電機(jī)充電電路輸入電阻R1和反饋電阻R2的并聯(lián)組 合相等的電阻（圖1中的R3），可以讓阻抗相等。通過一些計算可 以證明，誤差降至Ioffset × Rfeedback。由于Ioffset為Ibias的10%到20%，這將有助于降低充電機(jī)輸出失調(diào)誤差。
從三個指標(biāo)來看，上述教導(dǎo)是否完全正確？
1蓄電池充電機(jī)輸出直流誤差
為降低雙極性充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器的充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流，許多充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器設(shè)計集成了充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流消除功能。OP07就是一個例子。充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流消除功能的增加使偏置充電機(jī)充電電流大大降低，但充電機(jī)充電電路輸入失調(diào)充電機(jī)充電電流可能為剩余偏置充電機(jī)充電電流的50%到100%，所以增加電阻的作用非常有限。但在某些情況下，增加電阻反而可能導(dǎo)致充電機(jī)輸出誤差提高。
2噪聲
電阻熱噪聲的計算公式為√4kTRB，故1 kΩ電阻會有4 nV/√Hz的噪聲。增加電阻會增加噪聲。圖2中，出人意料的是，雖然909 Ω補(bǔ)償電阻是值最低的電阻，但由于從該節(jié)點到充電機(jī)輸出端的噪聲增益，它給圖2充電機(jī)輸出端貢獻(xiàn)的噪聲最多。R1引起的充電機(jī)輸出噪聲為40 nV/√Hz，R2為12.6 nV/√Hz，R3為42 nV/√Hz。因此，請勿使用電阻。另一方面，如果充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器采用雙電源供電，并且一個電源先于另一個電源上電，那么ESD網(wǎng)絡(luò)可能發(fā)生閂鎖問題。這種情況下，可能希望增加一定的電阻來保護(hù)器件。但若使用的話，應(yīng)在電阻上放置一個旁路電容以減少電阻的噪聲貢獻(xiàn)。
3穩(wěn)定性
所有充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器都有一定的充電機(jī)充電電路輸入電容，包括差模和共模。如果充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器連接為跟隨器，并且在反饋路徑中放入一個電阻以平衡阻抗，那么系統(tǒng)可能容易發(fā)生振蕩。原因是：大反饋電阻、充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器的充電機(jī)充電電路輸入電容和PC板上的雜散電容會形成一個RC低通濾波器(LPF)。此濾波器會引起相移，并降低閉環(huán)系統(tǒng)的相位裕量。如果降低得太多，充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器就會振蕩。一位客戶在一個1 Hz Sallen-Key低通濾波器充電機(jī)充電電路中使用AD8628 CMOS充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器。由于轉(zhuǎn)折頻率較低，電阻和電容相當(dāng)大（參見圖3）。
充電機(jī)充電電路輸入電阻為470 kΩ，所以客戶在反饋路徑中放入一個470 kΩ電阻。此電阻與8 pF的充電機(jī)充電電路輸入電容（參見圖4）一起提供一個42 kHz的極點。AD8628的增益帶寬積為2 MHz，因此它在42 kHz仍有大量增益，并發(fā)生了軌到軌振蕩。把470 kΩ電阻換成0 Ω跳線即解決了問題。因此，反饋路徑中應(yīng)避免使用大電阻。這里，何者為大取決于充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器的增益帶寬。對于高頻充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器，例如增益帶寬積超過400 MHz的ADA4817-1，1 kΩ反饋電阻就稱得上是大電阻。務(wù)必閱讀數(shù)據(jù)手冊以了解其中的建議。
當(dāng)然，多年來的實踐必定會產(chǎn)生一些有用的經(jīng)驗法則。但在審核設(shè)計時，最好仔細(xì)檢視這些經(jīng)驗法則，判定它們是否仍然適用。關(guān)于是否需要增加平衡電阻，如果是帶有充電機(jī)充電電路輸入偏置充電機(jī)充電電流消除功能的CMOS、JFET或雙極型充電機(jī)充電電路運(yùn)算放大器，那么可能不需要增加。
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