低噪聲運放應用于積分器電路設計

設計目標:

HA2003產(chǎn)品簡介

• 低失調電壓：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)品適用于積分器電路等需要高精度且具備一定帶寬運算放大器的應用場合。

設計說明：

使用HA2003低噪聲 8M 帶寬軌到軌運算放大器設計積分器電路

電路圖如下：

上示電路圖是經(jīng)典的基本反相積分器，積分器的輸出電壓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：

電路圖中的R2是一個反饋電阻器，用來提供穩(wěn)定的直流工作點。因為在直流下，電容器代表開路，增益會無窮大，這時候由于失調電壓V_OS的存在，大直流增益噪聲將導致輸出在電源軌上飽和，即傳輸?shù)秸娫窜壔蜇撾娫窜?。此時在電路中添加一個高阻值反饋電阻器R2，將基本反相積分器的直流增益限制為-R2/R1，就解決了電路中的直流噪聲增益的問題，但同時也限制了積分器的工作頻率范圍。對于反饋電阻器R2所有的值應綜合考慮，符合實際使用情況。

設計注意事項：

1. 對于反饋電阻器R2，所使用的值大小應符合實際。

2. 盡量選擇輸入電流小的運算放大器，更大限度地降低輸入電流產(chǎn)生的誤差。

3. 運算放大器的增益帶寬積（GBP）影響積分函數(shù)的頻率上限，一般從運算放大器帶寬相距十倍頻的位置開始，積分器工作的效率降低。

4. 可以在運算放大器的同向輸入端連接一個可調節(jié)基準，以抵消輸入失調電壓，避免大直流噪聲增益導致電路飽和，或者選擇具有極低失調電壓的運算放大器。

設計步驟：

依據(jù)理想電路傳遞函數(shù)：

1. 將R1設置為標準值

可以選取R1=100KΩ

1. 計算設計單位增益積分頻率所需的C1

1. 計算反饋電阻器R2的值

   反饋電阻器R2的值應滿足下示條件，R2的值應滿足將較低的截止頻率設置為比最低工作頻率小十倍所需要的電阻值，即：

1. 選擇增益帶寬至少比為所需的最大工作頻率大十倍的運算放大器

設計仿真：

交流仿真結果：

瞬態(tài)仿真結果：

1kHz 正弦波輸入可產(chǎn)生 1kHz 余弦輸出

1kHz 方波輸入可產(chǎn)生 1kHz 三角波輸出。