读《看一个TI老工程师如何驯服精密放大器》之心得,持续更新

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最近在仔细研读《看一个ti老工程师如何驯服精密放大器》，也打算把心得在这里分享下，和大家做个交流。

一楼：将运算放大器用作比较器
四楼：仪表放大器运用的陷阱
八楼：高边电流检测放大器

一、通用运放做比较器之，有运行速度限制、
因为多级放大电路中，由于需要相位补偿，所以一般会有工作频率限制。查询了几款产品框图，发现确实如此。如下图
1、通用运放--一般有至少三级【差分输入级，放大级，输出级】

2、比较器，通常只有两级，【差分输入级和输出级】

二、输入级别的钳位二极管
以前还真没注意过这个地方，因为我们用运放，都是工作在线性区域，而线性区域一般都需要引入负反馈，因此，我们会用到虚短和虚断的概念，这意味着同相反相输入端电压接近0V；

Best、allen · 2015-6-16 20:34:42

下文呢。。。求下文

vvg · 2015-6-17 09:42:54

LZ，下文继续呀

刘元喜 · 2015-6-18 16:30:12

本帖最后由 nealcc 于 2015-6-19 17:06 编辑

再次致敬TI应用专家Bruce Trump，看似简单的资料引起我们深入的思考。标题书名百度文库可以搜到，论坛里也有
同时，因为涉及到我未使用过的仪表放大器，还专门拜读了《共模抑制和仪表放大器》这篇文章，同样感谢作者。
二、仪表放大器——可避免常见的设计陷阱
1、什么是仪表放大器
英文全程【The Instrumentation Amplifier】，缩写IA，百度给出的解释，实际就是多个运放的组合应用，特点是具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。
下图是典型的仪表放大器框图：

为了了解这章节的内容，专门初学了下仪表放大器；
a、仪表放大器唯一的目的——抑制共模分量。（尤其是有用的差分信号幅度远远小于共模电压时）
下图很好的展示了我们“共模抑制“的对象，如下图电桥接入仪表放大器同向、反向端，有直流电平约2.5V，这是共模直流电压，还有由于，有外部引入的共模噪声。从我个人理解，仪表放大器的主要抑制对象是”共模直流电压“；（望大家发表意见讨论）原因是：从仪表放大器工作频带来看，其工作带宽一般也就几百kHz，而引起这种外部的共模干扰很多是DCDC，而其基本往往都在400-800kHz，消费电子产品为了空间用小电感，频率甚至MHz级别开关电源。

b、仪表放大器的价格
这算是题外话，顺便了解了下，我用的比较多的4558双运放一般TI的也就5毛人民币左右，而TI的INA166要8个USD，比较便宜的AD620也要18RMB；本来我还想在产品中MIC差分接法中好好运用这个东西呢，看到价格傻眼了。也有人提出用自己用三个运放搭一个，不是不可以，但是在我阅读了《共模抑制和仪表放大器》后，其中有提及电堆成电阻网络的”失配率“（Mismatch）对CMRR的影响，有兴趣的可以深入研究讨论。
2、TI工程师担心提及的陷阱有那些
这一章节，TI的应用工程师所谓陷阱，就是在仪表放大器设计时忽略了”必要的输入偏置！“
反过来思考，其实就是要运放工作在线性放大区，避免出现”饱和“和”截至“！
因为差分输入端一般是三极管（双极型晶体管）或者场效应管，所以回归到元件基础知识，三极管工作在放大区，和场效应管工作在恒流区或叫饱和区【注意这里一定要注意，场效应管只有在恒流区或叫饱和区，才有Vgs对Id的电压控制电流作用，与运放的整体线性放大区是两个概念。】
那么此处的饱和应该是要区分的：
对于三极管，饱和区的特征是：发射结和集电结均处于正向偏执。偏执的目的就是让其工作在放大去。
对于场效应管，实际应该叫做可变电阻区，Id电流会随Vds电压升高而升高。而与Vgs无线性关系。

此外，除了饱和还有截至状态，这也是必要偏执的要求，AD623，增加一个PNP管，解决了过零截至问题。我觉得这个很巧妙！

以上抛砖引玉，大家交流啊！如有错误大家直接指正！

zywplc · 2015-6-18 18:08:51

谢谢分享

iimagee · 2015-6-19 11:24:13

那我也火钳流明。

RFlinker · 2015-6-19 11:36:58

能看懂多少算多少了。

刘元喜 · 2015-6-23 09:51:13

三、高边电流检测放大器

在学习而来仪表放大器之后，突然想起去年做个的一个项目所用的高边电流检测放大器，TI_INA199,我觉的这个器件的使用，在直流共模电压抑制应用方面有一定的共性，所以总结了下；
1、首先来看下电路，电路设计目的是，为了满足苹果的电流认证（苹果要求其充电产品空载电压不高于5.25V，满载1A不低于4.75V；而最新的iphone6，甚至要求满载2.1A不低于4.7V），具体标准有些模糊，以上是大概数值。而一位的降低线路损耗（电阻压降）越来越难，于是想到了用“反馈补偿”的方法，在传统DCDC输出增加一个电流检测电路，电流越大，引入定量正反馈到DCDC FB脚，从而提高DCDC的输出电压来补偿线路损耗。

【图1 MP1584 车载最常用12V-5V DCDC】【量产电路】

【图2 INA199 高边电流检测放大器】【注意此电路只是调试状态，未量产验证】

2、几款常用的高边电流检测放大器
首先为什么是高边检测、而不是低边检测；低边检测价格便宜，实现更容易，但是存在一个影响负载地平面，引入地线干扰的问题，所以对于含有“系统”、“传感”或者“传感器”等电路的负载设备均需要使用高端电流检测电路（我最近接触到一款扫地机器人，电机的电流检测用的是低边电流检测，同时也相当于引入了负反馈。）。虽然现在集成线损补偿的电源芯片已经很多，但是成本也比较高。所以在某些场合这个产品应用还是很不错的。

接下来，我们来看看常见的几款高端电流检测芯片

【图4 INA199 框图和应用电路】---第一部分我的电路应用的该芯片。

【图5 MAX9937 框图和应用电路】

【图6 INA138 INA368框图和应用电路】