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《楊老師模擬課第二季》來了！！！

作為數(shù)千工程師都在打卡學(xué)習(xí)的年度爆款視頻課程，《楊老師模擬課》的含金量自然不必多說，來自第一季情真意切的好評(píng)即可證明一切

今年《楊老師模擬課（第二季）》已經(jīng)開講！10堂精彩的模擬課分為兩次為您奉上，Part1已經(jīng)開播，Part2將于下周開播，掃碼觀看和預(yù)約吧~

《楊老師模擬課第二季》

part 1

《楊老師模擬課第二季》

part 2

今天為大家分享Part 1中提到的各項(xiàng)知識(shí)點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)減法器電阻失配了怎么處理？復(fù)雜的精密電流檢測(cè)電路應(yīng)該怎么讀圖？積分器憋死了咋辦……

標(biāo)準(zhǔn)減法器電阻的匹配

所謂的電阻匹配，是指紅色箭頭所指兩個(gè)電阻的比值，與綠色箭頭所指的兩個(gè)電阻比值完全相等。其中任何一個(gè)電阻與設(shè)計(jì)者有微小差別，就是“失配”。現(xiàn)實(shí)中，要做到電阻匹配，是極為困難的。減法器電阻失配，將大幅度降低CMRR。

仿真軟件中便于修改的差分信號(hào)源構(gòu)建方法

要做減法器，肯定需要做差分信號(hào)源。但要改變差模信號(hào)，得對(duì)兩個(gè)信號(hào)源進(jìn)行兩次設(shè)置，比較麻煩。

為此，楊教授構(gòu)建了一下電路，由共模、差模形成減法輸入源U+、U-，方便修改。

減法器重要指標(biāo)：CMRR

減法器有一個(gè)特別重要的指標(biāo)——共模抑制比（CMRR），即差模增益（Gd）和共模增益（Gc）的比值標(biāo)準(zhǔn)。減法器在理論分析的時(shí)候共模增益等于零，差模增益等于電阻比值，CMRR就是無窮大。但是現(xiàn)實(shí)中真正的一個(gè)減法器是做不到CMRR無窮大的。我們就得對(duì)這個(gè)減法器進(jìn)行CMRR測(cè)量，CMRR越大，這個(gè)電路越接近于理想的減法器。

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準(zhǔn)確進(jìn)行共模增益測(cè)量

仿真軟件中的Uout由于輸出很小，易受運(yùn)放失調(diào)電壓影響，因此得出的共模增益大小是隨輸入電壓大小變化而變的。為能準(zhǔn)確測(cè)量，需要將輸入端從 0 伏到 10 伏產(chǎn)生一個(gè)共模信號(hào)的變化量，對(duì)于輸出電壓變化量的比值就可以得到共模增益。

電阻匹配的減法器具有極高的CMRR

得到了差模增益和共模增益，即可計(jì)算得出CMRR，但這與理論上無窮大并不相符。這是因?yàn)闇p法器中使用到的運(yùn)放本身就有CMRR，當(dāng)一個(gè)減法器外部電阻是匹配的情況下，它的CMRR完全取決于運(yùn)放的CMRR。

標(biāo)準(zhǔn)減法器的電阻失配

現(xiàn)實(shí)中，要做到電阻匹配，是極為困難的。失配系數(shù)定義為是變化的電阻值與期望電阻值之比。取千分之一作為失配系數(shù)，以同樣的電路為例，可以得到差模增益基本不變，而共模增益變化很大，由原來的-143.88db變?yōu)榱?69.54db，導(dǎo)致CMRR很小。失配系數(shù)對(duì)CMRR的影響是直接的，手工選配電阻，達(dá)到高CMRR，基本是夢(mèng)想。

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提高CMRR的方法

選用集成減法器，內(nèi)部集成電阻，可以達(dá)到很好的一致性。

提高CMRR的方法二

上圖中展示了一種無需匹配電阻的減法器電路，該電路的兩個(gè)電阻R1和R4，只影響差模增益沒有匹配性要求。但因?yàn)檫\(yùn)放的選擇問題，該電路存在限制：由于N溝道MOS管正常工作的時(shí)候電流是從右向左流的，需要保證兩端電位差，即UD>US，所以Ux+必須是負(fù)電壓，而且Ux-必須小于Ux+；同時(shí)，運(yùn)放供電正電源必須足夠大，即UO1-Ux+=UGS≥UGSOFF。

在滿足上述條件后，使V3保持恒定，V4從-1V變到-5V作為橫軸，將輸出電壓作為縱軸，可以計(jì)算得到CMRR為140.68dB，表現(xiàn)良好。

無需匹配電阻的減法器變形電路

如果不滿足電路的限制條件，應(yīng)該如何設(shè)計(jì)該減法器電路呢？可以分為以下情況：

面對(duì)兩個(gè)都是負(fù)電壓的測(cè)量點(diǎn)

面對(duì)兩個(gè)都是正電壓的測(cè)量點(diǎn)

測(cè)量點(diǎn)一正一負(fù)

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實(shí)用的精密電流檢測(cè)電路讀圖

其實(shí)無需匹配電阻的減法器電路來源于該精密電流檢測(cè)電路，如何讀懂理解該電路圖？可以從以下幾步入手。

第一步：去掉電路的次要的部分。除非濾波器和震蕩器，一般情況下把電容舍棄掉；

第二步：看運(yùn)放供電，進(jìn)一步凸顯主電路。

這樣就可以得到一個(gè)干凈的主電路，在仿真中運(yùn)放用AD8628代替，MOSFET用2N7002小信號(hào)管代替，使用虛短虛斷進(jìn)行分析。運(yùn)放AD8628是RRIO運(yùn)放，各輸入端電位、輸出電位符合供電范圍；2N7002最大漏源電壓60V，此為48V，符合要求；運(yùn)放輸出電流，MOSFET流過電流均小于最大電流，符合要求。

之后再將去掉的次要電路加入分析，可以發(fā)現(xiàn)次要電路主要用于現(xiàn)場(chǎng)供電以及濾波穩(wěn)定電路的作用，可以迅速建立負(fù)反饋。

無法使用的理論積分器

理論上的積分器使無法正常工作的，因?yàn)榧幢悴患有盘?hào)的時(shí)候，它的輸出也會(huì)在負(fù)電源或者正電源上，稱之為憋死。這是因?yàn)槠秒娏饕恢苯o電容充電，輸入失調(diào)電壓被放大∞倍。

如何避免憋死？

可以在C1電容并聯(lián)一個(gè)100K的電阻R2，偏置電流流過R2，產(chǎn)生的電壓是有限的。并聯(lián)電阻R2，導(dǎo)致其直流噪聲增益為1+R2/R1=101倍。直流意外被放大101倍，不足以憋死運(yùn)放。積分器就被救活了。

并聯(lián)之后，雖然電路拓?fù)浔桓淖兞耍趫D中綠色頻率區(qū)間，左圖與右圖相差很小，1.6kHz以上就是一個(gè)積分器，并且電阻并得越大，相同的區(qū)間也就越大。但是輸出失調(diào)電壓也會(huì)越大，導(dǎo)致積分器再次憋死。

為此，可以讓輸入信號(hào)頻率遠(yuǎn)大于低通截止頻率，這個(gè)電路將呈現(xiàn)出積分器特性，當(dāng)f0>100f0，是“實(shí)用積分器“像“積分器“的關(guān)鍵。

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原文標(biāo)題：《楊老師模擬課》?重磅回歸，第2季課程火熱播放中

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