放大器

本应用笔记着重介绍如何使用 PIC16F 单片机（MCU）实现低成本的 D 类全桥音频放大器。

D 类放大器的基本操作是将模拟输入信号转换为脉宽调制器（Pulse-Width Modulator，PWM）输出。PWM 输出用于驱动一对 PMOSFET 和 NMOSFET 以提供放大功能。然后，放大后的信号经过一个 X 阶低通 LC 滤波器进行外部滤波，这将重现原始模拟信号，除了信号被放大外。

由于 MOSFET 的工作方式是完全关断或完全导通，因此 D 类放大器的效率明显高于线性放大器。这是因为在放大器电路中转换成热量散失的功耗较少。

相比之下，D 类放大器的效率可轻松达到约 90% 以上，而典型 A 类线性放大器的最大理论效率只约为 50%，这是因为后者的工作方式设计为始终导通。

本视频介绍了高精度放大器电路中温度瞬变的影响，以及如何最大程度地减轻这种不利影响。

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在过去的20年间，CareFusion Nicolet在EEG诊断系统领域的开发上一直扮演着先驱者的角色。脑电图(EEG)监测可用于神经系统分析，以进行睡眠研究、脑功能区定位(Brain Mapping)和ICU病患大脑活动的监测等。随着脑部研究和EEG诊断的持续突破，人们期望EEG监测装置也能够在传统临床环境以外的新环境中运作，而这些新的环境同时也引发新的设计挑战，本文将探讨其中的一些挑战。

如果驱动一个带有一定源电阻的运算放大器，等效噪声输人则等于以下各项平方和的平方根：放大器的电压噪声；源电阻产生的电压；以及流过源阻抗的放大器电流噪声所产生的电压。

如果源电阻很小，则源电阻产生的噪声和放大器的电流噪声对总噪声的影响不大。这种情况下，输人端的噪声实际上只是运算放大器的电压噪声。

如果源电阻较大，源电阻的约翰逊噪声可能远高于运算放大器的电压噪声和由电流噪声产生的电压。但需要注意，由于约翰逊噪声仅随电阻的平方根而增长，而受电流噪声影响的噪声电压与输人阻抗成正比关系，因而对于输人阻抗值足够高的情况，放大器的电流噪声将成为主导。当放大器的电压和电流噪声足够高时，在任何输人电阻值情况下，约翰逊噪声都不会是主导。

如果某个放大器的噪声贡献相对于源电阻可以忽略不计，则可通过运算放大器的品质因数Rs, op来进行选择。这可以通过放大器的噪声指标来计算:

<strong>简介</strong>

大部分电流检测放大器可处理高共模电压(CMV)，但不能处理高差分输入电压。在某些应用中，存在故障条件：分
流器的差分输入电压超过放大器的额定最大电压。这些条件可能损坏放大器。本应用笔记介绍两款可用于电流检测
放大器的基本过压保护电路，同时讨论了电路对两类电流检测架构的器件性能影响——一类是电流检测放大器(以
AD8210为例)，另一类是差动放大器(以AD8418为例)。

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目前，在转换器领域风头正盛的是GSPS ADC—也称RF ADC。凭借市场上采样速率如此高的转换器，奈奎斯特频率与五年前相比提高了10倍。关于使用RF ADC的优势，以及如何使用它们进行设计并以如此高的速率捕获数据，人们进行了大量的讨论。感谢JESD204x联盟。但是人们似乎忘了一件事情，即低直流信号。

高性能模数转换器(ADC)之前的输入配置或者前端设计，对于实现所需的系统性能非常关键。通常重点在于捕获宽带频率，例如大于1 GHz的宽带频率。然而，在某些应用中，也需要直流或近直流信号，并且受到最终用户的欢迎，因为它们也可以传输重要信息。因此，通过优化整体前端设计来捕获直流和宽带信号需要直流耦合前端，该直流耦合前端一直连接到高速转换器。

考虑到应用的本质，将需要开发一个有源前端设计，因为用于将信号耦合到转换器的无源前端和巴伦本身就已交流耦合。本文以实际系统解决方案为例，概述了共模信号的重要性，以及如何正确对放大器前端进行电平转换。

<strong>共模：概述</strong>

由于对共模参数及其与设备之间的关联缺乏了解，客户仍然会提出许多技术支持问题。ADC数据表指定了模拟输入的共模电压要求。关于这方面没有太多详细信息，但为了以满量程实现额定ADC性能，必须保持适当的前端偏置。

本视频探究了采用 LTC2063 零漂移放大器在众多低功率应用中实现的优越性能。LTC2063 可在极低的功率级别实现精准测量。LTC2063 在 1.7V 至 5.25V 的电源范围内工作，并具有一种专为电池供电型和占空比操作应用而优化的停机模式。整个温度范围内的极低输入偏置电流使得即使在高阻抗电路中也能保持精准度。

除了卓越的输入失调电压和输入失调电压漂移性能之外，LTC2063 还拥有高开环增益、CMRR 和 PSRR 规格指标。LTC2063 的轨至轨输入级放大器简化了高压侧和低压侧电流检测等应用。一个集成的 EMI 滤波器显著地改善了 EMI 性能，从而简化了设计、减少了组件数目、并保持了准确度。LTC2063 把所有这些性能整合在纤巧的 SC70 和 TSOT 封装之中。

运算放大器是差分输入、单端输出的极高增益放大器，常用于高精度模拟电路，因此必须精确测量其性能。但在开环测量中，其开环增益可能高达107或更高，而拾取、杂散电流或塞贝克（热电偶）效应可能会在放大器输入端产生非常小的电压，这样的话，误差将是难以避免的……

通过使用伺服环路，可以大大简化测量过程，强制放大器输入调零，使得待测放大器能够测量自身的误差。图1显示了一个运用该原理的多功能电路，它利用一个辅助运放作为积分器，来建立一个具有极高直流开环增益的稳定环路。开关为执行下面所述的各种测试提供了便利。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-07/wen_zhang_/100006817-21770-dq1…; alt=“” width="600"></center><center><i>图1. 基本运算放大器测量电路</i></center>

<strong>1. 前言：</strong>

在日新月异的多媒体时代，便携式电子产品，如智能电话、PDA、MP3、PMP、DSC、DVC、NB 等多媒体
产品，对声音质量的要求越来越严格。另外，由于此类产品为电池供电，除了要求音质的再突破外，也
要求整体效率的提升，以达到高效、低功耗的设计目标。

此类产品的音频模块中，除了输入端的信号源和输出端的喇叭或耳机外，音频放大器是一个非常重
要的角色。目前广泛用于便携产品的音频放大器有 AB 类和 D 类两种。通常，AB 类放大器能够提供好的
音质，但效率欠佳，耗电较大；而 D 类放大器具有高效、低温升效应和高输出功率等特点。

模拟隔离技术 ：在许多应用中，传感器与接收数据的系统之间最好不要有直接的(“电流”)电气连接，这点 有时甚至非常重要。这样可能是为了防止系统一半产生的危险电压或电流给另一半造成损 坏的可能，或者是为了断开难以处理的接地环路。这即是所谓的“隔离”系统，而无电流连 接却允许信号通过的布局则称为隔离栅。

隔离栅的保护是双向的，可能是其中一个方向需要保护，甚至可能两个方向都需要保护。 一种明显的应用是，传感器可能意外遇到高电压，必须对其驱动的系统进行保护。或者， 传感器可能需要与后级产生的意外高电压隔离开来，以保护其工作环境：例如防止传感器 火花引起爆炸性气体点火，以及保护正在接受ECG、EEG或EMG监护的病人免受电击危 害。ECG的情况比较有意思，因为可能需要进行双向保护：对病人必须采取保护防止意外 电击；但是，如果病人的心脏停止跳动，则在利用除颤器尝试恢复心脏跳动时，必须保护 ECG机，使其免受施加给病人的极高电压(>7.5 kV)影响。下面的图1总结了(模拟和数字)隔离放大器的各种应用。