小信号处理电路设计随想1

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经历了高速到射频，我们知道高速信号布线需要特定的阻抗，射频传输线同样需要阻抗控制。其实在运放设计中，核心点也是阻抗的控制。那下来我们就探讨下运放的设计。
1、运放的组成结构

        运放本质上来说是由晶体管、电阻、电容、二极管、内部电流源等模拟分离元件组成的单片模拟集成电路。通常由输入级（差分对、镜像对）、中间级（达林顿晶体管对、补偿电容）、输出级（输出推免对）组成。

2、运放的作用是什么？

    运放首先是对信号的放大作用，由于其自身结构，给其加入不同的外围电路，就可实现优于晶体管的功能。目前，运放可进行信号放大、反相、阻抗变换、滤波、信号整形、采样保持等等。

3、放大电路应该如何设计？

在所有的运放电路中，都必须遵循阻抗匹配原则。

实际中，因为前一级运放的输出阻抗很小，我们往往忽略了后面几级的阻抗匹配要求。这实际是不合理的，假如前一级用的不是运放，那么如果不匹配阻抗，实际电路将不会产生我们所需要的结果。阻抗匹配的原则是后一级输入阻抗要大于前一级输出阻抗的5~10倍（包括各类传感器），因此在传感器设计时，第一级往往设计成同相。在MV以下的小信号处理时，（分立元件基本无阻抗等各种要求）由于运放自身的特性，只能应用晶体管、MOS管、二极管进行前级处理，需依据器件的特性曲线。

4、什么叫阻抗？

    阻抗：阻值和感抗，换言之，输入电阻和输入电抗的复数和。

5、什么叫阻抗匹配？    假设一个电路中R为负载电阻，r为电源E的内阻，E为电压源。由于r的存在，当R很大时，电路接近开路状态；而当R很少时接近短路状态。显然负载在开路及短路状态都不能获得最大功率。阻抗匹配的目的是如何取得最大功率。6、阻抗匹配的原则？

     阻抗匹配时负载可以得到最大的信号功率。
    阻抗匹配时效率不一定最高。
    前级输出阻抗大于后级输入阻抗时，传输效率变低，传输功率小于最大值。
    前级输出阻抗小于后级输入阻抗时，传输效率变高，传输功率也小于最大值。
    输入阻抗一般是高些为好，这样对前级输出要求不严格。
    输出阻抗一般是低些为好，这样负载适应性强，负载能力强。
    输入阻抗高往往易受到干抗，所以需要特别的设计（例如屏蔽）。
    输出阻搞太低往往也受到元器件、传输导线和电源限制。例如：有些功放的输出阻抗可以低到2Ω，再低的话已经没有意义（导线损耗反而成主要问题）。

7、同相和反相的概念

     同相：指得是输出信号的相位和输入信号的相位相同。

     反相：指得是输出信号的相位和输入信号的相位相反。 （此处不应理解错误）

     同相的特性：输入端虚断（请看图2，此处不再解释）

     反相的特性：输入点虚短

8、同相还是反相？

    在阻抗匹配的过程中，前置电路的负载一般为各类传感器，因此前置电路的输入阻抗应远远大于传感器的内阻。同相电路由于输入端虚断，输入阻抗是其本身阻抗，因此常用于传感器前置信号调理电路。

在后级电路中，阻抗匹配的相对容易实现，因为运放的输出阻抗一般不会超过50欧，大部分运放的输出阻抗仅仅只有5--10欧姆。此外，反相电路通常具有更好的放大特性，因此应优先考虑反相电路。

9、晶体管型还是场效应型？

在模拟电路中，晶体管在电流性信号放大的场合。场效应管，用于电压型放大电路。因此晶体管电路对输入功率有一定要求，而场效应型责对电流要求较少。

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精华帖！！！！！！！！！！！

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支持原创！！！！

Gavin-Herman

我是来看贴子的！

若华

这里的阻抗匹配的确不是信号传输上来说的。只是从带负载能力 功耗角度来说。用“阻抗匹配”不准确。

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若华 发表于 2015-6-19 17:20
这里的阻抗匹配的确不是信号传输上来说的。只是从带负载能力 功耗角度来说。用“阻抗匹配”不准确。

嗯，这块，是我自己起的名字。     

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