反相增益让我们能够使用包含轨到轨输入的运算放大器,而不必让信号穿过切换点(假设我们已偏置电源和共模输入电平,以避免切换电压)。

电源注意事项

输出电流将会调节本地的供电电源。电源信号将通过PSRR传输到输入端。被影响的输入会生成输出信号,围绕其环路运行。在1 kHz频率下,1 μF本地旁路电容的阻抗为159 Ω,远低于电源之间线路加上电源本身的阻抗。因此,本地旁路电容实际上在低于100 kHz的频率下没有效果。在1 kHz频率下,调控情况由远程电源控制。在1 kHz频率下,放大器可能达到90 dB电源抑制比。请注意,运算放大器电源端口的大部分电流包含了大量的信号谐波,所以我们希望从输出到供给电源的增益低于30 dB,以实现120 dBc的目标。要实现30 dB的增益,需要电源阻抗《30×负载阻抗。因此,500 Ω负载需要电源的阻抗小于17 Ω。这种情况可行,但是这样就不能在电源与运算放大器之间串联电阻和电感。在10 kHz频率下,要求则更加严格;PSRR将从90 dB降至70 dB,而电源阻抗则必须降至1.7 Ω。可行,但要求严苛。使用大型本地旁路可提供帮助。

图9.负载和电源电流环路

图10.复合放大器与单一放大器失真测试

从布局角度来看,了解输出电流环路的路径非常重要,如图9所示。

图9左侧的图表显示了驱动至负载的正电源电流,然后又通过地面回归负载。在整个接地路径中可能存在压降,以致于偶谐波电源电流的电压从信号源降至输出,从反馈分频器降至输出或输入地。不过,此地非彼地。图9右侧显示了一种传输电源电流的更好方式。电源电流从输入和反馈节点传出。

在高于100 kHz的更高频率下,电源线路的磁辐射可能成为失真来源。电源的偶谐波电流可通过磁性方式耦合到反馈网络的输入,从而使失真随频率大幅增加。在这些频率之下,审慎的布局至关重要。有些放大器采用的是非标准引脚;它们的电源引脚远离输入,有些甚至会在输入侧提供额外的输出端口,以避免磁干扰。

减少负载为主的失真

在高负载环境下,许多运算放大器的输出级都会成为主要的失真来源。您可以通过一些技巧来改善负载失真。其一,使用复合放大器,即一个放大器驱动输出,另一个放大器进行控制,如图10所示。