零漂移、单电源、轨对轨输入/输出运算放大器AD8751/8752/8754的原理及应用

AD875x系列是美国AD公司生产的高精度轨对轨运算放大器 ,具有零漂移、单电源供电、轨对轨输入/输出等特点 ,可广泛用于温度、压力、应变、电流等精密测量的场合。

MCP623X：轨到轨输入/输出运算放大器

美国微芯科技公司推出两个系列的轨到轨输入／输出运算放大器（运放），具备低功耗、单电源及扩展级温度范围，有单运放、双运放及四运放器件可供选择。MCP623X和MCP624X系列采用超小型SOT-23和SC-70封装，可在扩展的工业温度范围（-40～＋125℃）下工作，适用于汽车、工业、医疗、家电及其他应用。

基于偏流补偿的低失调运算放大器的设计

基于双极型工艺,设计了一种具有低输入失调电压、低输入偏置电流的运算放大器。电路结构包含偏置电路、差分输入级电路、中间级电路和输出级电路。差分输入级电路采用共射-共基耦合对,能够降低失调电压,并且采用基极电流补偿结构抵消输入偏置电流在外围电路上所产生的影响,提高电路精度。中间级为整个电路提供增益,并且将双端输入信号转换为单端输出信号。输出级电路为AB类输出级,具有低静态功耗,能够提高电路效率,增大电路带负载能力并为负载提供更多功率。电路采用齐纳修调技术,在封装后对芯片进行修调,避免封装后引入的二次失调。流片后测试结果表明:在±15 V电源电压条件下,输入失调电压≤10μV,输入偏置电流≤3 nA,输入失调电流≤1.5 nA,大信号电压增益≥110 dB。

基于单差分对输入级的新型轨到轨运算放大器设计

本文基于CMOS工艺设计了一种新型的轨到轨集成运算放大器。对比分析传统轨到轨输入级设计的优劣,该运放选择采用单差分对输入级结构,使用耗尽型NMOS管作为输入对管,利用耗尽型NMOS管的体效应以及对输入级电路结构的优化,实现轨到轨输入,以AB类输出级结构实现轨到轨输出。经过Cadence仿真验证,工作在5 V单电源供电下,共模输入电压范围可以实现满轨0~5 V,增益高达141.1 dB,带宽1.7 MHz,相位裕度55.4°,具有较低的输入失调电压264μV、输入偏置电流9 pA。整体电路实现了近乎满轨的轨到轨的输出电压摆幅,达到轨到轨运算放大器的设计要求。

一种高共模输入范围高输出电压摆幅的CMOS运算放大器

本文报道了一种具有高共模输入范围和高输出电压摆幅的ＣＭＯＳ运算放大器。为了达到高的共模输入电压范围，使用了互补差分对。输出级采用了ＡＢ类推挽输出以获得高的输出摆幅。计算机模拟结果表明，运算放大器具有７３ｄＢ的开环增益。在电源电压为±５Ｖ时，负载电阻为１０ｋΩ，输出电压摆幅为±４．８Ｖ。

一种基于0.6μm BCD工艺的40V高压输出自稳零运算放大器

设计实现了一种基于0.6μm BCD工艺的40 V高压输出自稳零运算放大器。该运算放大器采用了时间交织自稳零结构,实现了对输入失调电压的连续校准,同时使用40 V耐压PDMOS管和NDMOS管,实现了ClassAB结构的高压输出。运算放大器的输入级和自稳零校准电路采用0.6μm普通MOS管实现,均工作在5 V电源电压下;放大级和输出级中部分晶体管采用非对称结构的40 V DMOS管,实现了高压输出。整体电路中只有DMOS管的漏源电压承受40 V的耐压,其余MOS管的各端电压均在正常的工作范围内,没有耐压超限风险。前仿真结果表明,该运算放大器在5 V和40 V双电源电压下工作正常,输入失调电压为0.78μV,输出电压范围为3.0~37.7 V,等效直流增益为142.7 dB,单位增益带宽为1.9 MHz,共模抑制比为154.8 dB,40 V电源抑制比为152.3 dB,5 V电源抑制比为134.9 dB。

运算放大器接入容性负载导致输出振荡的分析

运算放大器作为一种基本器件应用广泛,可以完成信号放大、信号运算、信号处理、波形产生和变换的工作。运算放大器在应用中直接接入容性负载,会导致输出产生振荡,并伴随异常发热情况。针对这一故障,分析了根本原因,并给出了故障处理过程。

一种用于传感器模拟前端的可编程增益放大器

基于华虹0.18μm CMOS工艺设计了一款用于传感器模拟前端的可编程增益放大器(PGA),其整体采用全差分结构来抑制传感器输出的共模噪声、直流分量以及供电电源的输出噪声。该电路由仪表放大结构轨对轨输入级、轨对轨自动调零全差分运算放大器、数字控制电路以及直流分量消除电路这四个部分构成,同时采用连续时间自动调零校准技术来降低其输入失调电压。PGA的放大倍数为5 bit调节,共12个档位,分别为1,2,4,8,…,1024,2048倍。在3.3 V电源电压下,PGA输入输出摆幅为0.2~3.1 V。在输入500 mV的直流分量条件下,在-40~125℃的温度范围内,可将直流分量抑制到47.6μV。通过Virtuoso软件进行电路设计、版图绘制以及仿真验证,后仿真结果表明,在进行100次蒙特卡罗仿真下,电源抑制比和共模抑制比在1 kHz处的平均值分别约为110.3 dB和116.1 dB,输入失调电压的1σ值约为21.3μV。

一种低失调CMOS轨到轨运算放大器研究

基于CMOS工艺设计了一款轨到轨运算放大器,整体电路包括偏置电路、输入级、输出级以及ESD保护电路。电路中的输入级使用了一种全新的架构,通过一对耗尽型NMOS管作为输入管,实现轨到轨输入,同时在输入级采用了共源共栅结构,能够提供较高的共模输入范围和增益;在输出级,为了得到满摆幅输出而采用了AB类输出级;同时ESD保护电路采用传统的GGMOS电路,耐压大于2 kV。经过仿真后可知,电路的输入偏置电流为150 fA,在负载为100 kΩ的情况下,输出最高和最低电压可达距电源轨和地轨的20 mV范围内,当电源电压为5 V时能获得80 dB的CMRR和120 dB的增益,相位裕度约为50°,单位增益带宽约为1.5 MHz。

一种恒跨导轨对轨输入/输出CMOS运算放大器

设计了一种CMOS恒跨导轨对轨输入/输出运算放大器,输入级采用负反馈技术控制尾电流,能自调整gm并使之保持恒定;输出级采用前向偏置AB类输出结构,实现轨对轨输出的同时减小了静态功耗。整个电路在5 V电源电压下,电压增益达到136 dB(1 MΩ电阻和1 pF电容并联负载),单位增益带宽为9.7 MHz,相位裕度62.4°。

电子辐射环境中NPN输入双极运算放大器的辐射效应和退火特性

本文对不同偏置下的NPN输入双极运算放大器LM108分别在1.8 Me V和1 Me V两种电子能量下、不同束流电子辐照环境中的损伤特性及变化规律进行了研究,分析了不同偏置状态下其辐照敏感参数在辐照后三种温度(室温,100℃,125℃)下随时间变化的关系,讨论了引起电参数失效的机理,并且分析了器件在室温和高温的退火效应以讨论引起器件电参数失效的机理.结果表明,1.8 Me V和1 Me V电子对运算放大器LM108主要产生电离损伤,相同束流下1.8 Me V电子造成的损伤比1 Me V电子更大,相同能量下0.32Gy(Si)/s束流电子产生的损伤大于1.53 Gy(Si)/s束流电子.对于相同能量和束流的电子辐照,器件零偏时的损伤大于正偏时的损伤.器件辐照后的退火行为都与温度有较大的依赖关系,而这种关系与辐照感生的界面态密度增长直接相关.

质子辐射环境下PNP输入双极运算放大器辐照效应与退火特性

对不同偏置下的PNP输入双极运算放大器在3、10 MeV两种质子能量下的辐照效应进行了研究,并将质子辐射损伤效应与0.5Gy(Si)/s剂量率60 Coγ射线辐射损伤效应进行了比较,以探究质子和γ射线产生的辐射损伤之间的对应关系。结果表明,运放LM837对γ射线的敏感程度较10 MeV质子和3 MeV质子的小,然而其室温退火后的后损伤效应却更严重;相同等效总剂量条件下,10 MeV质子造成的损伤较3 MeV质子的高;质子辐射中器件的偏置条件对损伤影响不大。

JFET输入运算放大器不同剂量率的辐照和退火特性

本文对几种不同型号的JFET输入双极运算放大器在不同剂量率(1、0.1、0.01及10-4、6.4×10-5Gy(Si)/s)辐照下的响应规律及随时间变化的退火特性进行了研究。结果显示,由于制作工艺相异,不同型号JFET输入双极运放对不同的剂量率辐照也表现出响应差异,但总的来说可分为三大类:第一类明显具有低剂量率辐照损伤增强效应,但同时又有时间效应的关系;第二类虽有不同剂量率的辐照损伤的差异,但这种差异可通过相同时间的室温退火来消除;第三类无剂量率效应,但有明显的“后损伤”现象。文中对引起电路辐照损伤差异的机理进行了探讨。

正常工作状态与零偏置JFET输入运算放大器的辐射损伤

对处于正常工作和零偏置状态的JFET输入运算放大器,进行了高低剂量率辐射试验。结果表明,工作状态影响JFET运放电路的辐射效应和辐射损伤。正常工作状态下,JFET输入运算放大器表现出时间相关效应,而零偏置状态下则具有低剂量率损伤增强效应。高剂量率或低剂量率辐射情况下,正常工作的JFET输入运放电路参数退化大于或小于零偏置状态。高剂量率辐射会在JFET输入运放的基本单元双极晶体管产生氧化物正电荷和界面陷阱。从氧化物正电荷和界面态与工作状态的关系方面,对JFET运放电路的退化行为进行了解释。

栅氧化方式对N沟输入CMOS运算放大器电离辐射效应的影响

介绍了干氧和氢氧合成两种不同栅氧化方式下制作的 N沟输入 CMOS运算放大器电路的电离辐照响应特征 .并通过对电路内部单管特性损伤分析的比较 ,探讨了引起两者辐照敏感性差异的原因 .结果显示 ,氢氧合成工艺比干氧工艺损伤明显的原因 ,是因为 H的引入产生了更多的界面态 ,从而使其单管的跨导明显下降所致 .这表明 ,抑制辐照感生氧化物电荷尤其是界面态的增长 ,对提高电路的抗辐射特性至关重要 .

PNP输入双极运算放大器的辐射效应

对PNP输入双极运算放大器进行了不同偏置条件和不同剂量率下电离辐照实验。结果表明,高剂量率辐照时,正偏置条件下的偏置电流变化稍大于零偏置;低剂量率辐照时,正偏置下的偏置电流变化小于零偏置。两种PNP输入双极运算放大器均表现出明显的低剂量率辐照损伤增强(ELDRS)效应,且在零偏置下的低剂量率辐照损伤增强效应更显著。

用输入箝位放大器来替代输出箝位运算放大器

引言 诸如超声及成像这样的系统有时会发生模拟信号达到电压极值的过冲现象.然而,许多下行流电路(如A/D激励器)对模拟输入信号电平进行了限制,以保持其性能.这些器件能够在过激励条件下吸收多余的电流,或者被激励至一个需要较长恢复时间的饱和区.

一种基于BiFET工艺的高输入阻抗运算放大器

针对CMOS运算放大器存在的输入失调电压高、噪声性能差等问题,提出了一种基于双极结型场效应晶体管(BiFET)工艺的高输入阻抗运算放大器。采用P沟道JFET差分对作为输入级,实现了pA量级的极低输入偏置电流/失调电流和nV/√Hz量级的极低输入噪声电压谱密度。采用双极晶体管构成的共集-共射增益级和互补推挽输出级,实现了100 dB的开环增益、10 V/μs的输出电压转换速率和10 MHz的带宽。该运算放大器适用于对微弱模拟信号的采集和放大。

低功耗单端输入差分输出低噪声放大器

该文设计了应用于无线局域网2.4GHz低噪声放大器(LNA),采用了SMIC0.18μm CMOS工艺技术和单端输入差分输出的电路结构。电路同时采用了双支路的电流复用技术,实现了低功耗、低噪声和高增益的性能;通过在输出级增加一级共栅级放大电路,有效地增加了电路的对称性;共源支路串联电感,解决了差分信号相位偏差问题。仿真结果表明,设计的LNA的噪声系数为1.76dB,增益为20.9dB,在1.8V电源电压下,功耗为8.5mW。