運(yùn)放電路上的延時(shí)有哪些 運(yùn)放如何選取合適的參數(shù)

一、運(yùn)放電路上的延時(shí)有哪些

1、Ts：運(yùn)放的建立時(shí)間

運(yùn)放的建立時(shí)間主要分為兩階段，第一階段主要是運(yùn)放輸出電壓從初始值到達(dá)目標(biāo)值附近，這階段變化為非線性并且這段時(shí)間與壓擺率有關(guān) （壓擺率的大小決定了給運(yùn)放補(bǔ)償電容充電的快慢），第二階段是輸出已經(jīng)接近目標(biāo)值了，這階段變化為準(zhǔn)線性，主要受運(yùn)放的零-極點(diǎn)影響；在高速運(yùn)放中，第一階段的時(shí)間很短，主要的建立時(shí)間都受第二階段影響。

根據(jù)運(yùn)放的特性來看，運(yùn)放的建立時(shí)間會(huì)受大信號(hào)-壓擺率，小信號(hào)-閉環(huán)增益影響

根據(jù)GBW=G*Freq，當(dāng)閉環(huán)增益變大時(shí)，F(xiàn)req就會(huì)變小，進(jìn)而導(dǎo)致輸出誤差的環(huán)路增益（AolB）變小，從而影響運(yùn)放建立時(shí)間變長。

2、Trc：RC濾波電路延時(shí)

RC低通濾波器用于防止震蕩電路，這種設(shè)計(jì)通常被應(yīng)用于輸入端以及輸出端 通過電容充放電的反應(yīng)時(shí)間來使信號(hào)穩(wěn)定不變但同樣也使信號(hào)下降延遲了時(shí)間 。

二、如何選取合適的參數(shù)

1、運(yùn)放的參數(shù)選取

影響到運(yùn)放建立時(shí)間的主要參數(shù)為壓擺率、增益帶寬積兩個(gè)參數(shù)

壓擺率：Slew rate

SR=2ΠFreqVp

增益帶寬積：gain-bandwidth product

GBW=G*Freq

選擇運(yùn)放時(shí)我們也應(yīng)該注意以下兩點(diǎn):

失真特性:對(duì)于ADC的驅(qū)動(dòng)運(yùn)放來說，我們通常需要選擇輸入輸出軌對(duì)軌的運(yùn)放，防止不必要的輸出失真。

噪聲特性：對(duì)于運(yùn)放的噪聲特性來說，為了不讓運(yùn)放的噪聲對(duì)ADC的精度產(chǎn)生影響，一般會(huì)使運(yùn)放的總噪聲在ADC噪聲的1/5左右。

2、rc參數(shù)選取

運(yùn)放rc濾波分為輸入濾波與輸出濾波

a：差模濾波：

F=1/(2Π2Rs*Cdiff)

b：共模濾波:

F=1/(2ΠRs*Ccm)

以上兩種輸入濾波電路根據(jù)信號(hào)頻率選擇合適的參數(shù)即可，本文不過多介紹，有些電路可能應(yīng)用差-共模濾波電路，主要注意Cdiff容值要大于Ccm，平衡Rs1-Ccm1、Rs2-Ccm2時(shí)間常數(shù)不匹配帶來的影響，一般取值Cdiff=Ccm*10

c：輸出濾波：

該圖為常見的SAR-ADC結(jié)構(gòu)，針對(duì)該結(jié)構(gòu)展開如何設(shè)計(jì)RC電路，首先RC電路在該結(jié)構(gòu)中的作用有兩部分：

1、是對(duì)ADC的Csh進(jìn)行充電，由于ADC采樣保持階段需要給采樣電容Csh充電。開始采樣時(shí)，Csh的電荷由輸入部分和RC濾波電容提供，保證在一定時(shí)間內(nèi)達(dá)到精度的要求。顯然，隨著采樣精度和采樣率的不斷提高，驅(qū)動(dòng)ADC的難度加大，因?yàn)楸仨氃谟邢薜臅r(shí)間內(nèi)將Csh上的電壓達(dá)到滿足精度要求。所以我們?cè)贏DC前加入電容，當(dāng)采樣保持階段時(shí)對(duì)Csh進(jìn)行充電，保證采樣的精度。電阻則作為隔離作用，避免運(yùn)放直接驅(qū)動(dòng)容性負(fù)載，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2、RC網(wǎng)絡(luò)同時(shí)也限制了輸入信號(hào)的帶寬，并且降低了運(yùn)放帶來的噪聲量，但是此時(shí)，帶寬的限制會(huì)使信號(hào)的延長建立時(shí)間，引起信號(hào)的失真。

基于以上兩點(diǎn)我們?cè)O(shè)計(jì)RC的目標(biāo)就是在有限的的時(shí)間內(nèi)將Csh上的電壓滿足精度要求。

Tap：采集時(shí)間、n：ADC采集位數(shù)

Cin選取參考MCU內(nèi)部的采樣電容(sampling capacitance)，一般取值為采樣電容的20倍左右。