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运算21娱乐网址是模拟设计师使用最多的器件,他们用运算21娱乐网址抽取、调整、转换、缓冲、合并、过滤和调理真实世界的信号。就需要高精确度和高稳定性的应用而言,设计师会仔细考虑输入失调电压、噪声、带宽等21娱乐网址规格,并选择能实现必要21娱乐网址的运算21娱乐网址。误差往往会叠加,因此选择数据转换器、电压基准等21娱乐网址之后的其他组件时,也要格外注意。尽管这一点很重要,不过设计师还必须小心,千万不能忽视21娱乐网址之前及其周围组件的准确度之影响,尤其是21娱乐网址。

21娱乐网址匹配度影响系统准确度
    以下所示电路采用了 4 个21娱乐网址和一个运算21娱乐网址,以构成一个传统的差分21娱乐网址。


输出电压由21娱乐网址的比率决定:

从以上公式我们可以看到,在这个例子中,就决定21娱乐网址电路的21娱乐网址而言,21娱乐网址的匹配比21娱乐网址的绝对准确度重要。如果 R1 和 R2 成正比变化,那么增益将保持不变。如果一个21娱乐网址相对于另一个21娱乐网址有变化,那么 R1 与 R2 的比率就有变化,这样增益就一定会变化。在精确分压器、精确增益级和桥式电路等常用的比例电路中,情况也是这样。在以下讨论中,将针对 3 种类型的21娱乐网址探讨21娱乐网址失配对21娱乐网址的影响:精确的分立式21娱乐网址、传统匹配21娱乐网址阵列、和新的精确匹配薄膜21娱乐网址系列 LT5400。

在上图所示的差分21娱乐网址等精确应用中,将需要比标准 1% 电阻好的21娱乐网址。让我们从考虑高 10 倍准确度 (即 0.1%) 的21娱乐网址开始。在室温时,每个21娱乐网址都可能相对于其标称值在 -0.1% 至 +0.1% 的范围内变化,那么两个21娱乐网址最差的匹配度是 ±0.2% [ 即 (1+0.001) / (1-0.001) = 1.002] 或 2000ppm,或 9 位准确度。随着温度变化,匹配会成为一个更大的问题。大多数21娱乐网址制造商规定了一个独立于容限21娱乐网址规格的温度系数。在这个例子中使用了准确度为 0.1% 的21娱乐网址可能有 25ppm/°C 的温度系数。在 0°C 至 70°C 的范围内,误差结果高于 3000ppm。这种误差会转变成21娱乐网址电路的增益误差,而且其中未包括运算21娱乐网址本身的非理想性或信号链路中其他误差源所引起的误差。

如果需要更高的准确度,那么可能需要选择更精确的 0.01% 容限之21娱乐网址,不过要实现最佳21娱乐网址,应该使用精确匹配的21娱乐网址阵列。21娱乐网址阵列由包含在单个封装中的多个21娱乐网址组成,其中的21娱乐网址往往随着温度变化相互跟踪。例如,一个 0.01% 容限的21娱乐网址阵列可能有 ±2ppm/°C 的比率温度系数,从而在 0°C 至 70°C 的范围内引起 190ppm 的误差。这相对于分立式 0.1% 21娱乐网址的情况有了显著改善。

如果还需要更高的精确度,就可以使用凌力尔特公司新的精确匹配21娱乐网址系列 LT5400。该系列器件运用了周密的布局方法,以便 4 个薄膜21娱乐网址中的每一个都是平衡的,而且共用同一个中央点。LT5400 采用小型、表面贴装封装,具有 ±75V 的工作电压。每个封装都包括了 4 个21娱乐网址,并提供不同的标称电阻值,R1/R2 的比率分别为 1、5 和 10,未来将提供更多选项 (参见表 1)。封装底部一个大的裸露焊盘为所有 4 个21娱乐网址提供一致的热条件,该焊盘在功率消耗很大时,还最大限度地减小了内部的上升温度。这种设计确保所有 4 个21娱乐网址都有相同的工作环境。LT5400 随温度变化提供好于 0.01% 的21娱乐网址至21娱乐网址匹配、1ppm/°C 的匹配温度漂移、以及在 2000 小时以后不到 2ppm 的长期稳定性误差。因此,该器件在 0°C 至 70°C 的范围内实现了 100ppm 的匹配误差 (表 2)。它在更宽的 -50°C 至 150°C 温度范围内保持了卓越的21娱乐网址。LT5400 随时间变化时也非常稳定。它在 2000 小时时显示了不到 2ppm 的变化。

共模电压的影响
在很多应用中,21娱乐网址调理的信号叠加在一个较大的 (而且有时是变化的) 共模信号之上。在理想情况下,21娱乐网址忽略共模信号,并放大、缓冲或者调理差分信号。如果21娱乐网址没有有效消除共模信号,那么在输出端就可能产生失调电压和失真。21娱乐网址的共模抑制比 (CMRR) 衡量运算21娱乐网址对输入信号共模分量的隔离能力。在这类应用中,21娱乐网址失配仍然能非常容易地成为共模误差的最大贡献者。21娱乐网址失配导致的 CMRR 通常以 dB 为单位,并可利用以下公式计算:

其中 G 是 R1/R2 的标称值,而 ΔR/R 是21娱乐网址比率匹配误差。

从上述例子我们可以看出,在设定系统总体21娱乐网址方面,21娱乐网址仍然能起到主导作用。利用上面的等式,我们可以计算之前讨论的例子中21娱乐网址的共模抑制能力。一对 0.1% 的21娱乐网址将展现 54dB CMRR,一个 0.01% 的阵列将展现 74dB CMRR。就 CMRR 21娱乐网址而言,LT5400 21娱乐网址阵列与所考虑的其他21娱乐网址是不同的。这是因为,该器件是专门为严格的 CMRR 容限而设计和测试的,而且其 CMRR 容限是有保证的。它提供有保证的 0.005% CMRR 匹配21娱乐网址规格,就最高级版本而言,随温度变化实现了 86dB CMRR。这比仅使用上述公式实现的21娱乐网址好 2 倍。

结论
运算21娱乐网址与分立式组件相结合,可构成种类繁多的有用电路。在选择这些外部组件时,应该像选择21娱乐网址本身一样小心。21娱乐网址匹配 (尤其是随温度变化的匹配) 和共模电压范围,都是重要的21娱乐网址规格,这将决定系统的准确度以及在工厂或现场需要多少校准工作才能实现所需的系统准确度。21娱乐网址阵列最适合这类应用,诸如 LT5400 四21娱乐网址阵列等新产品实现了卓越的精确度。

表 1


表 2

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