探讨可编程增益放大器驱动 放大器, 编程

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探讨可编程增益放大器驱动

[ 2013-2-25 7:33:00 | By: 信号链杂谈 ]

作者：Matthew Hann，德州仪器 (TI) 高精度模拟 SAR ADC 产品线经理 可编程增益放大器 (PGA) 是特殊的放大器结构（请参见图 1），具有经过修整的内部电阻器网络，拥有比采用离散式电阻器组件的放大器更高的性能。正如图 1 中 PGA 传输函数所显示那样，PGA 输出的绝对误差与内部偏移电压(VOS)、增益精度和 VREF 绝对精度有关。 图 1 相应传输函数的PGA 配置举例 在一些使用 PGA 的应用中，关键的 DC 规范为 VOS、增益精度与偏移、噪声以及静态功耗。如果参考引脚 VREF 不以运算放大器缓冲电路驱动，则 PGA 传输函数的精度会受到极大影响。另外，从 AC 的角度来看，一个常见的难题是维持频率下的增益精度，其会受到参考引脚电压 VREF 以及对它起到缓冲作用的运算放大器的影响。 考虑到带宽、AOL(ω)、RO(ω) 和运算放大器缓冲电路的反馈系数 (β)（请参见图 2）大小的情况下，我们便可以更好地理解运算放大器效应对 VREF 所产生的影响。 图 2 Vref 缓冲分压器电压 由于缓冲器本身 β = 1，因此输出电压 VREF 等于 AOLVIN。VREF 流入缓冲放大器反相输入端的输入偏置电流，决定了负载电流的大小程度。这一点非常重要，因为负载电流的大小会调节环路增益 (AOLβ) 和闭环输出阻抗 ROUT。 图 2 显示了 VREF 缓冲器的闭环内部电路：Rout、Ro 和 AOL 之间的重要关系如方程式 1 所示： 总之，随着频率不断增加，运算放大器通过减小 AOL、增加 Rout 以及延长稳定时间来保持固定输出电压和低阻抗的能力下降。这会影响 PGA 增益误差的精度。 为了方便说明，请思考图3 所示单端 PGA 之例。输入信号 VIN 有其 DC 组成部分 (2.5V)，而 AC 信号为一个 200 mVpp、5 kHz 正弦波：