ОПТИМАЛЬНОЕ РАСПОЛОЖЕНИЕ ВЫВОДОВ МИКРОЭЛЕКТРОННЫХ ОУ ПОЗВОЛЯЕТ МИНИМИЗИРОВАТЬ НЕЛИНЕЙНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ

20.06.2023 |

Источником нелинейных искажений может служить нагрузка ОУ. Особенно, если с целью снижения общего уровня шумов величина резистора в цепи обратной связи выбирается минимальной. В этом случае возникают нелинейные искажения, вызванные второй гармоникой.

Источником этой гармоники могут быть как устройства на выходе ОУ, так и неоптимальная конфигурация выводов корпуса. Первая причина может быть устранена при оптимальном согласовании выходного каскада ОУ со входом последующего устройства. Правильно спроектированный выходной каскад усилителя при работе на номинальную нагрузку обеспечивает минимальный уровень нелинейных искажений. Более подробно остановимся на второй причине – влиянии конфигурации выводов ИМС на уровень нелинейных искажений. Так, например, в стандартном корпусе ОУ (рис. 1) вывод VIN неинвертирующего входа находится рядом с выводом VS- – источника отрицательного напряжения питания.

Рис. 1. Расположение выводов ОУ AD8099 в стандартном корпусе (SOIC)

Если усилитель потребляет ток от нагрузки, то этот ток поступает в земляную шину через вывод VS. Благодаря взаимной индукции между расположенными рядом выводами VIN и VS- на входе ОУ возникает погрешность, величина которой пропорциональна частоте тока, протекающего через вывод VS. В связи с тем, что через этот вывод протекает только одна полуволна синусоиды тока, имеют место искажения в виде второй гармоники.

Таким образом, приведенная ко входу погрешность будет тем больше, чем глубже обратная связь. Данная проблема характерна для всех ОУ, выполненных в классических корпусах типа SOT-23, SOIC и micro-SOIC.

В сдвоенных ОУ один из усилителей может вносить искажения во входные цепи другого ОУ. Эти искажения называют перекрестной помехой. В новых прецизионных ОУ выводы для подключения входных сигналов и источников питания разнесены и находятся на противоположных сторонах корпуса, как это показано на рис. 2.

Рис. 2. Расположение выводов ОУ AD8099 в модифицированном корпусе (LFCSP)

Такое расположение выводов исключает возникновение искажений, связанных с эффектом взаимной индукции. Преимущества новой конструкции корпуса иллюстрируются графиками (рис. 3), из которых следует, что при коэффициенте усиления, равном 5, полосе частот 100 МГц и размахе выходного сигнала 2 В величина искажений, вызванных второй гармоникой, на 15 дБ ниже для ОУ в модифицированном корпусе.

Рис. 3. Сравнительные характеристики искажений для ОУ AD8099, выполненных в корпусах SOIC и LFCSP