TI的一本非常好的关于opamp设计的书

whjs08101056 · 发表于 2010-7-29 19:55:16

这是本书的目录，下之前可以看一下
1 The Op Amp’s Place In The World 1-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2 Review of Circuit Theory 2-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.1 Introduction 2-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.2 Laws of Physics 2-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 Voltage Divider Rule 2-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 Current Divider Rule 2-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.5 Thevenin’s Theorem 2-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.6 Superposition 2-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.7 Calculation of a Saturated Transistor Circuit 2-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.8 Transistor Amplifier 2-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3 Development of the Ideal Op Amp Equations 3-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.1 Ideal Op Amp Assumptions 3-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 The Noninverting Op Amp 3-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 The Inverting Op Amp 3-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 The Adder 3-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5 The Differential Amplifier 3-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.6 Complex Feedback Networks 3-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.7 Video Amplifiers 3-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.8 Capacitors 3-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.9 Summary 3-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Single Supply Op Amp Design Techniques 4-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.1 Single Supply versus Dual Supply 4-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.2 Circuit Analysis 4-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3 Simultaneous Equations 4-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.1 Case 1: VOUT = +mVIN+b 4-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.2 Case 2: VOUT = +mVIN – b 4-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.3 Case 3: VOUT = –mVIN + b 4-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.3.4 Case 4: VOUT = –mVIN – b 4-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.4 Summary 4-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5 Feedback and Stability Theory 5-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Why Study Feedback Theory? 5-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.2 Block Diagram Math and Manipulations 5-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Feedback Equation and Stability 5-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
iv
5.4 Bode Analysis of Feedback Circuits 5-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.5 Loop Gain Plots are the Key to Understanding Stability 5-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.6 The Second Order Equation and Ringing/Overshoot Predictions 5-15 . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.7 References 5-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6 Development of the Non Ideal Op Amp Equations 6-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1 Introduction 6-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Review of the Canonical Equations 6-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Noninverting Op Amps 6-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 Inverting Op Amps 6-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Differential Op Amps 6-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7 Voltage-Feedback Op Amp Compensation 7-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.1 Introduction 7-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.2 Internal Compensation 7-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.3 External Compensation, Stability, and Performance 7-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.4 Dominant-Pole Compensation 7-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.5 Gain Compensation 7-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.6 Lead Compensation 7-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.7 Compensated Attenuator Applied to Op Amp 7-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.8 Lead-Lag Compensation 7-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.9 Comparison of Compensation Schemes 7-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7.10 Conclusions 7-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8 Current-Feedback Op Amp Analysis 8-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.1 Introduction 8-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.2 CFA Model 8-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.3 Development of the Stability Equation 8-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.4 The Noninverting CFA 8-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.5 The Inverting CFA 8-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.6 Stability Analysis 8-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.7 Selection of the Feedback Resistor 8-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.8 Stability and Input Capacitance 8-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.9 Stability and Feedback Capacitance 8-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.10 Compensation of CF and CG 8-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8.11 Summary 8-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9 Voltage- and Current-Feedback Op Amp Comparison 9-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.1 Introduction 9-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.2 Precision 9-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.3 Bandwidth 9-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.4 Stability 9-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.5 Impedance 9-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9.6 Equation Comparison 9-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
v Contents
10 Op Amp Noise Theory and Applications 10-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.1 Introduction 10-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2 Characterization 10-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.1 rms versus P-P Noise 10-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.2 Noise Floor 10-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.3 Signal-to-Noise Ratio 10-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.4 Multiple Noise Sources 10-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.2.5 Noise Units 10-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3 Types of Noise 10-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3.1 Shot Noise 10-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3.2 Thermal Noise 10-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3.3 Flicker Noise 10-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3.4 Burst Noise 10-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.3.5 Avalanche Noise 10-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4 Noise Colors 10-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.1 White Noise 10-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.2 Pink Noise 10-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.4.3 Red/Brown Noise 10-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5 Op Amp Noise 10-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.1 The Noise Corner Frequency and Total Noise 10-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.2 The Corner Frequency 10-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.3 Op Amp Circuit Noise Model 10-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.4 Inverting Op Amp Circuit Noise 10-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.5 Noninverting Op Amp Circuit Noise 10-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.6 Differential Op Amp Circuit Noise 10-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.5.7 Summary 10-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.6 Putting It All Together 10-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10.7 References 10-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11 Understanding Op Amp Parameters 11-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.1 Introduction 11-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.2 Operational Amplifier Parameter Glossary 11-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3 Additional Parameter Information 11-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.1 Input Offset Voltage 11-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.2 Input Current 11-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.3 Input Common Mode Voltage Range 11-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.4 Differential Input Voltage Range 11-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.5 Maximum Output Voltage Swing 11-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.6 Large Signal Differential Voltage Amplification 11-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.7 Input Parasitic Elements 11-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.8 Output Impedance 11-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.9 Common-Mode Rejection Ratio 11-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.10 Supply Voltage Rejection Ratio 11-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.11 Supply Current 11-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
vi
11.3.12 Slew Rate at Unity Gain 11-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.13 Equivalent Input Noise 11-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.14 Total Harmonic Distortion Plus Noise 11-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.15 Unity Gain Bandwidth and Phase Margin 11-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11.3.16 Settling Time 11-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12 Instrumentation: Sensors to A/D Converters 12-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.1 Introduction 12-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.2 Transducer Types 12-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.3 Design Procedure 12-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.4 Review of the System Specifications 12-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.5 Reference Voltage Characterization 12-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.6 Transducer Characterization 12-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.7 ADC Characterization 12-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.8 Op Amp Selection 12-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.9 Amplifier Circuit Design 12-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.10 Test 12-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.11 Summary 12-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12.12 References 12-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13 Wireless Communication: Signal Conditioning for IF Sampling 13-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.1 Introduction 13-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.2 Wireless Systems 13-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.3 Selection of ADCs/DACs 13-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.4 Factors Influencing the Choice of Op Amps 13-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.5 Anti-Aliasing Filters 13-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.6 Communication D/A Converter Reconstruction Filter 13-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.7 External Vref Circuits for ADCs/DACs 13-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.8 High-Speed Analog Input Drive Circuits 13-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13.9 References 13-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14 Interfacing D/A Converters to Loads 14-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.1 Introduction 14-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.2 Load Characteristics 14-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.2.1 DC Loads 14-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.2.2 AC Loads 14-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3 Understanding the D/A Converter and its Specifications 14-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3.1 Types of D/A Converters — Understanding the Tradeoffs 14-2 . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3.2 The Resistor Ladder D/A Converter 14-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3.3 The Weighted Resistor D/A Converter 14-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3.4 The R/2R D/A Converter 14-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.3.5 The Sigma Delta D/A Converter 14-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4 D/A Converter Error Budget 14-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4.1 Accuracy versus Resolution 14-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4.2 DC Application Error Budget 14-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
vii Contents
14.4.3 AC Application Error Budget 14-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.4.4 RF Application Error Budget 14-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.5 D/A Converter Errors and Parameters 14-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.5.1 DC Errors and Parameters 14-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.5.2 AC Application Errors and Parameters 14-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.6 Compensating For DAC Capacitance 14-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7 Increasing Op Amp Buffer Amplifier Current and Voltage 14-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7.1 Current Boosters 14-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7.2 Voltage Boosters 14-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7.3 Power Boosters 14-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14.7.4 Single-Supply Operation and DC Offsets 14-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15 Sine Wave Oscillators 15-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.1 What is a Sine Wave Oscillator? 15-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.2 Requirements for Oscillation 15-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.3 Phase Shift in the Oscillator 15-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.4 Gain in the Oscillator 15-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.5 Active Element (Op Amp) Impact on the Oscillator 15-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.6 Analysis of the Oscillator Operation (Circuit) 15-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7 Sine Wave Oscillator Circuits 15-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.1 Wien Bridge Oscillator 15-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.2 Phase Shift Oscillator, Single Amplifier 15-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.3 Phase Shift Oscillator, Buffered 15-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.4 Bubba Oscillator 15-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.5 Quadrature Oscillator 15-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.7.6 Conclusion 15-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15.8 References 15-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 Active Filter Design Techniques 16-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.1 Introduction 16-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2 Fundamentals of Low-Pass Filters 16-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2.1 Butterworth Low-Pass FIlters 16-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2.2 Tschebyscheff Low-Pass Filters 16-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2.3 Bessel Low-Pass Filters 16-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2.4 Quality Factor Q 16-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.2.5 Summary 16-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.3 Low-Pass Filter Design 16-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.3.1 First-Order Low-Pass Filter 16-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.3.2 Second-Order Low-Pass Filter 16-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.3.3 Higher-Order Low-Pass Filters 16-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.4 High-Pass Filter Design 16-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.4.1 First-Order High-Pass Filter 16-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.4.2 Second-Order High-Pass Filter 16-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.4.3 Higher-Order High-Pass Filter 16-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
viii
16.5 Band-Pass Filter Design 16-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.5.1 Second-Order Band-Pass Filter 16-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.5.2 Fourth-Order Band-Pass Filter (Staggered Tuning) 16-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.6 Band-Rejection Filter Design 16-36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.6.1 Active Twin-T Filter 16-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.6.2 Active Wien-Robinson Filter 16-39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.7 All-Pass Filter Design 16-41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.7.1 First-Order All-Pass Filter 16-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.7.2 Second-Order All-Pass Filter 16-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.7.3 Higher-Order All-Pass Filter 16-45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.8 Practical Design Hints 16-47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.8.1 Filter Circuit Biasing 16-47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.8.2 Capacitor Selection 16-50 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.8.3 Component Values 16-52 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.8.4 Op Amp Selection 16-53 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.9 Filter Coefficient Tables 16-55 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16.10 References 16-63 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17 Circuit Board Layout Techniques 17-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1 General Considerations 17-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1.1 The PCB is a Component of the Op Amp Design 17-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1.2 Prototype, Prototype, PROTOTYPE! 17-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.1.3 Noise Sources 17-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.2 PCB Mechanical Construction 17-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.2.1 Materials — Choosing the Right One for the Application 17-3 . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.2.2 How Many Layers are Best? 17-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.2.3 Board Stack-Up — The Order of Layers 17-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3 Grounding 17-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3.1 The Most Important Rule:  Keep Grounds Separate 17-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3.2 Other Ground Rules 17-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3.3 A Good Example 17-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.3.4 A Notable Exception 17-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4 The Frequency Characteristics of Passive Components 17-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4.1 Resistors 17-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4.2 Capacitors 17-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4.3 Inductors 17-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.4.4 Unexpected PCB Passive Components 17-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.5 Decoupling 17-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.5.1 Digital Circuitry — A Major Problem for Analog Circuitry 17-20 . . . . . . . . . . . . . . . .
17.5.2 Choosing the Right Capacitor 17-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.5.3 Decoupling at the IC Level 17-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.5.4 Decoupling at the Board Level 17-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.6 Input and Output Isolation 17-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.7 Packages 17-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Contents
ix Contents
17.7.1 Through-Hole Considerations 17-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.7.2 Surface Mount 17-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.7.3 Unused Sections 17-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8 Summary 17-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8.1 General 17-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8.2 Board Structure 17-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8.3 Components 17-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8.4 Routing 17-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.8.5 Bypass 17-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17.9 References 17-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18 Designing Low-Voltage Op Amp Circuits 18-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.1 Introduction 18-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.2 Dynamic Range 18-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.3 Signal-to-Noise Ratio 18-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.4 Input Common-Mode Range 18-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.5 Output Voltage Swing 18-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.6 Shutdown and Low Current Drain 18-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.7 Single-Supply Circuit Design 18-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.8 Transducer to ADC Analog Interface 18-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.9 DAC to Actuator Analog Interface 18-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.10 Comparison of Op Amps 18-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18.11 Summary 18-22 1# elisha

xqjtop · 发表于 2010-7-30 12:57:52

看看；

Titanic2009 · 发表于 2010-8-5 09:53:53

别是英文的吧

a05041183 · 发表于 2010-8-6 12:06:09

dddddddddd

smile962 · 发表于 2010-8-6 15:54:01

thanks for sharing

liushuixiang835 · 发表于 2010-8-6 18:35:56

study yixia

xin_721 · 发表于 2010-8-8 08:54:58

TI的运放，经常在用，下下来看看哦~
1# elisha

nnmate · 发表于 2010-8-8 15:33:40

好书啊。。。

gsenavy · 发表于 2010-8-9 18:33:15

Thanks!

mcsblast · 发表于 2010-8-12 10:18:54

thanks

TI的一本非常好的关于opamp设计的书

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