低噪聲運放應(yīng)用于微分器電路設(shè)計

設(shè)計目標:

HA2003產(chǎn)品簡介

• 低失調(diào)電壓：450uV

• 帶寬：8MHz，單通道

• 供電范圍：單電源2.5V~5.5V

• 低噪聲、單位增益穩(wěn)定、軌到軌I/O

HA2003型低噪聲8M帶寬軌至軌運算放大器為單通道低噪聲運算放大器，工作電壓范圍2.5V~5.5V，帶寬8MHz； HA2003輸入失調(diào)電壓小于450μV，具有較高的精度。HA2003還具備高輸入阻抗、軌到軌輸入輸出、低噪聲等特性，使得該產(chǎn)品適用于微分器電路等需要高精度且具備一定帶寬運算放大器的應(yīng)用場合。

設(shè)計說明：

使用HA2003低噪聲 8M 帶寬軌到軌運算放大器設(shè)計微分器電路。

微分器電路可以根據(jù)電路時間常數(shù)和運算放大器的帶寬輸出一定頻率范圍上輸入信號的微分。

電路圖如下：

上示電路圖是經(jīng)典的基本反相積分器，微分器的輸出電壓V_OUT 是輸入電壓V_IN的函數(shù)，其理想電路傳遞函數(shù)如下：

1. R2選擇一個較大的電阻，以設(shè)置合適的最低微分頻率f_Min和最高工作頻率f_Max。

2. 可以添加一個與R2并聯(lián)的電容器來濾除電路中的高頻率噪聲。

3. R3，R4在同相輸入端組成分壓器分壓得到基準電壓，從而設(shè)置合適的直流輸出電壓。

4. 保證運放工作在線性輸出電壓擺幅內(nèi)，最大限度地降低非線性誤差。

設(shè)計步驟：

依據(jù)理想電路傳遞函數(shù)：

1. 將R2設(shè)置為較大的標準值

可以選取R2=499KΩ

1. 調(diào)節(jié)C1的值，將最小微分頻率設(shè)置為最低工作頻率f_Min的二分之一十倍頻（大約3.5倍f_Min）以下。

1. 調(diào)節(jié)R1的值，將截止頻率上線設(shè)置為最高工作頻率f_Max的二分之一十倍頻（大約3.5倍f_Max）以上。

1. 計算使電路保持穩(wěn)定所必需的運算放大器增益帶寬積（GBP）

HA2003的帶寬為8MHz，滿足設(shè)計需求。

1. 如果添加一個與R2并聯(lián)的反饋電容器C_F，則計算截止頻率的公式如下所示：

1. 設(shè)置電阻分壓器R3、R4的值，得到基準電壓2.5V。

設(shè)計仿真：

交流仿真結(jié)果：

瞬態(tài)仿真結(jié)果：

2.5kHz 正弦波輸入可產(chǎn)生 2.kHz 余弦輸出

2.5kHz 方波輸入可產(chǎn)生脈沖輸出

100Hz 三角波輸入可產(chǎn)生方波輸出