Điện và điện tử

Máy tính bộ khuếch đại chuyển dòng thành áp

Chuyển dòng cảm biến thành điện áp, chọn điện trở hồi tiếp và ước tính điện dung cùng băng thông.

Dữ liệu nhập

Chế độ tính

Dòng đầu vào

Điện áp tham chiếu · V

Điện trở hồi tiếp

Tổng điện dung đầu vào · pF

Tích độ lợi-băng thông · MHz

Băng thông mục tiêu · kHz

Áp dụng giới hạn đầu ra

Dùng điện áp đầu ra khả dụng trong bảng dữ liệu, không dùng mức nguồn. Đầu ra giới hạn là ước tính.

Nhỏ nhất · V

Lớn nhất · V

Ước tính một cực. Bao gồm điện dung cảm biến, bộ khuếch đại và ký sinh; kiểm tra nhiễu, dải đầu vào, tốc độ biến thiên và độ ổn định.

Dòng dương đi vào đầu vào đảo; Vout = Vref − Iin × Rf.

TI SBOA122

Kết quả

Điện trở hồi tiếp: —

Điện trở lý tưởng: —

Điện áp đầu ra lý tưởng: —

Ước tính đầu ra giới hạn: —

Điện dung hồi tiếp ước tính: —

Băng thông tín hiệu nhỏ ước tính: —

Dải dòng ứng với giới hạn đầu ra: —

Công thức—

Cân bằng chuyển đổi dòng-áp, dự trữ và băng thông

Phân tích bộ khuếch đại chuyển trở lý tưởng hoặc chọn điện trở từ dòng đỉnh và biến thiên áp. So sánh đầu ra DC với băng thông bù ước lượng. Mô hình giả định đáp ứng khuếch đại một cực, không phải linh kiện cụ thể.

Từng bước thực hiện

Chọn phân tích hoặc thiết kế. Nhập dòng có dấu, tham chiếu và điện trở hồi tiếp hoặc mục tiêu đỉnh theo đơn vị chọn.
Nhập điện dung đầu vào tổng, GBW và băng thông mục tiêu. Thêm giới hạn đầu ra thực tế nếu cần.
Xem đầu ra, cắt đỉnh, dải dòng, tụ hồi tiếp và băng thông ước lượng. Băng thông đạt không đảm bảo dự trữ đầu ra.

Cài đặt và giới hạn

Điện trở hồi tiếp: Rf đổi dòng thành biến thiên áp đảo. Thiết kế làm tròn xuống để dòng đỉnh không vượt biến thiên áp yêu cầu.
Điện dung và GBW: Gồm điện dung cảm biến, đầu vào khuếch đại và bố trí mạch. Bù dựa trên mô hình đơn giản; cực bổ sung và ký sinh đổi ổn định.
Giới hạn đầu ra và mục tiêu: Giới hạn kẹp điện áp DC lý tưởng và xác định dải dòng. Băng thông mục tiêu chỉ so sánh với ước lượng, không ép băng thông đó.

Ví dụ thực hành

Dùng ví dụ: dòng dương hạ đầu ra dưới tham chiếu. Băng thông ước lượng vượt mục tiêu, đầu ra DC trong giới hạn.

Dữ liệu đầu vào mẫu

Iin = 10 µA; Vref = 2.5 V; Rf = 100 kΩ
Cin = 100 pF; GBW = 10 MHz; ft = 100 kHz
Vmin = 0 V; Vmax = 5 V

Kết quả dự kiến
Vout / Cf / BW / I	≈
Vout	1.5 V
Cf	5.639651 pF
BW	388.147316 kHz
Imin	−25 µA
Imax	25 µA

Tăng dòng mà không đổi hồi tiếp. Đầu ra có thể chạm giới hạn dù cùng băng thông; so sánh dải không cắt đỉnh hiển thị.

Câu hỏi và khắc phục sự cố

Vì sao dòng dương giảm điện áp?

Chiều dòng hiển thị đi vào nút cộng đảo. Đảo chiều dòng đổi dịch chuyển đầu ra so với tham chiếu.

Vì sao tụ hồi tiếp ước lượng có thể bằng không?

Ở điện dung đầu vào thấp, mô hình có thể đã đủ tắt dần. Không thể bỏ qua ký sinh bo mạch hay khuếch đại thực.

Ước lượng băng thông có đảm bảo ổn định?

Không. Kiểm tra vòng hở, bù, nhiễu, rò, bố trí và dải đầu ra bằng tài liệu và đo lường.