运算放大器设计向导

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运算放大器设计向导，英文版，全书464页，比较经典的运算放大器设计书籍，可惜是E文。不过比较好的书还是国外的了，虽然是E文，看起来吃力一点，但又能学习E文，又能学到电子知识对大家还是有好处的。哈哈。。。。。。。。。。。。。。。。。
目录如下：
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
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
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
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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
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
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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A Single-Supply Circuit Collection A-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.1 Introduction A-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.2 Boundary Conditions A-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3 Amplifiers A-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.1 Inverting Op Amp with Noninverting Positive Reference A-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.2 Inverting Op Amp with Inverting Negative Reference A-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.3 Inverting Op Amp with Noninverting Negative Reference A-7 . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.4 Inverting Op Amp with Inverting Positive Reference A-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.5 Noninverting Op Amp with Inverting Positive Reference A-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.6 Noninverting Op Amp with Noninverting Negative Reference A-10 . . . . . . . . . . . . .
A.3.7 Noninverting Op Amp with Inverting Negative Reference A-11 . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.8 Noninverting Op Amp with Noninverting Positive Reference A-12 . . . . . . . . . . . . . .
A.3.9 Differential Amplifier A-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.10 Differential Amplifier With Bias Correction A-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.11 High Input Impedance Differential Amplifier A-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.12 High Common-Mode Range Differential Amplifier A-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.13 High-Precision Differential Amplifier A-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.14 Simplified High-Precision Differential Amplifier A-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.15 Variable Gain Differential Amplifier A-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.16 T Network in the Feedback Loop A-20
A.3.17 Buffer A-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.18 Inverting AC Amplifier A-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.3.19 Noninverting AC Amplifier A-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4 Computing Circuits A-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.1 Inverting Summer A-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.2 Noninverting Summer A-25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.3 Noninverting Summer with Buffers A-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.4 Inverting Integrator A-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.5 Inverting Integrator with Input Current Compensation A-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.6 Inverting Integrator with Drift Compensation A-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.7 Inverting Integrator with Mechanical Reset A-30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.8 Inverting Integrator with Electronic Reset A-31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.9 Inverting Integrator with Resistive Reset A-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.10 Noninverting Integrator with Inverting Buffer A-33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.11 Noninverting Integrator Approximation A-34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.12 Inverting Differentiator A-35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.4.13 Inverting Differentiator with Noise Filter A-36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5 Oscillators A-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.1 Basic Wien Bridge Oscillator A-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.2 Wien Bridge Oscillator with Nonlinear Feedback A-38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.3 Wien Bridge Oscillator with AGC A-39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.4 Quadrature Oscillator A-40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.5 Classical Phase Shift Oscillator A-41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.6 Buffered Phase Shift Oscillator A-42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.7 Bubba Oscillator A-43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A.5.8 Triangle Oscillator A-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
B Single-Supply Op Amp Selection Guide B-1
2–1 Ohm’s Law Applied to the Total Circuit 2-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–2 Ohm’s Law Applied to a Component 2-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–3 Kirchoff’s Voltage Law 2-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–4 Kirchoff’s Current Law 2-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–5 Voltage Divider Rule 2-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–6 Current Divider Rule 2-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–7 Original Circuit 2-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–8 Thevenin’s Equivalent Circuit for Figure 2–7 2-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–9 Example of Thevenin’s Equivalent Circuit 2-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–10 Analysis Done the Hard Way 2-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–11 Superposition Example 2-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–12 When V1 is Grounded 2-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–13 When V2 is Grounded 2-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–14 Saturated Transistor Circuit 2-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–15 Transistor Amplifier 2-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2–16 Thevenin Equivalent of the Base Circuit 2-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–1 The Ideal Op Amp 3-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–2 The Noninverting Op Amp 3-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–3 The Inverting Op Amp 3-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–4 The Adder Circuit 3-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–5 The Differential Amplifier 3-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–6 Differential Amplifier With Common-Mode Input Signal 3-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–7 T Network in Feedback Loop 3-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–8 Thevenin’s Theorem Applied to T Network 3-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–9 Video Amplifier 3-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–10 Low-Pass Filter 3-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3–11 High-Pass Filter 3-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–1 Split-Supply Op Amp Circuit 4-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–2 Split-Supply Op Amp Circuit With Reference Voltage Input 4-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–3 Split-Supply Op Amp Circuit With Common-Mode Voltage 4-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–4 Single-Supply Op Amp Circuit 4-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–5 Inverting Op Amp 4-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–6 Inverting Op Amp With VCC Bias 4-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–7 Transfer Curve for Inverting Op Amp With VCC Bias 4-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–8 Noninverting Op Amp 4-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xii
4–9 Transfer Curve for Noninverting Op Amp 4-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–10 Schematic for Case1: VOUT = +mVIN + b 4-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–11 Case 1 Example Circuit 4-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–12 Case 1 Example Circuit Measured Transfer Curve 4-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–13 Schematic for Case 2: VOUT = +mVIN – b 4-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–14 Case 2 Example Circuit 4-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–15 Case 2 Example Circuit Measured Transfer Curve 4-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–16 Schematic for Case 3: VOUT = –mVIN + b 4-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–17 Case 3 Example Circuit 4-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–18 Case 3 Example Circuit Measured Transfer Curve 4-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–19 Schematic for Case 4: VOUT = –mVIN – b 4-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–20 Case 4 Example Circuit 4-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4–21 Case 4 Example Circuit Measured Transfer Curve 4-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–1 Definition of Blocks 5-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–2 Summary Points 5-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–3 Definition of Control System Terms 5-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–4 Definition of an Electronic Feedback Circuit 5-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–5 Multiloop Feedback System 5-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–6 Block Diagram Transforms 5-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–7 Comparison of Control and Electronic Canonical Feedback Systems 5-6 . . . . . . . . . . . . . . . .
5–8 Low-Pass Filter 5-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–9 Bode Plot of Low-Pass Filter Transfer Function 5-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–10 Band Reject Filter 5-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–11 Individual Pole Zero Plot of Band Reject Filter 5-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–12 Combined Pole Zero Plot of Band Reject Filter 5-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–13 When No Pole Exists in Equation (5–12) 5-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–14 When Equation 5–12 has a Single Pole 5-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–15 Magnitude and Phase Plot of Equation 5–14 5-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–16 Magnitude and Phase Plot of the Loop Gain Increased to (K+C) 5-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5–17 Magnitude and Phase Plot of the Loop Gain With Pole Spacing Reduced 5-14 . . . . . . . . . . .
5–18 Phase Margin and Overshoot vs Damping Ratio 5-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–1 Feedback System Block Diagram 6-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–2 Feedback Loop Broken to Calculate Loop Gain 6-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–3 Noninverting Op Amp 6-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–4 Open Loop Noninverting Op Amp 6-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–5 Inverting Op Amp 6-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6–6 Inverting Op Amp: Feedback Loop Broken for Loop Gain Calculation 6-7 . . . . . . . . . . . . . . . .
6–7 Differential Amplifier Circuit 6-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–1 Miller Effect Compensation 7-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–2 TL03X Frequency and Time Response Plots 7-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–3 Phase Margin and Percent Overshoot Versus Damping Ratio 7-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–4 TL07X Frequency and Time Response Plots 7-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xiii Contents
7–5 TL08X Frequency and Time Response Plots 7-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–6 TLV277X Frequency Response Plots 7-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–7 TLV227X Time Response Plots 7-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–8 Capacitively-Loaded Op Amp 7-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–9 Capacitively-Loaded Op Amp With Loop Broken for Loop Gain (Aβ) Calculation 7-9 . . . . . . .
7–10 Possible Bode Plot of the Op Amp Described in Equation 7–7 7-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–11 Dominant-Pole Compensation Plot 7-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–12 Gain Compensation 7-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–13 Lead-Compensation Circuit 7-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–14 Lead-Compensation Bode Plot 7-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–15 Inverting Op Amp With Lead Compensation 7-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–16 Noninverting Op Amp With Lead Compensation 7-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–17 Op Amp With Stray Capacitance on the Inverting Input 7-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–18 Compensated Attenuator Circuit 7-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–19 Compensated Attenuator Bode Plot 7-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–20 Lead-Lag Compensated Op Amp 7-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–21 Bode Plot of Lead-Lag Compensated Op Amp 7-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7–22 Closed-Loop Plot of Lead-Lag Compensated Op Amp 7-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–1 Current-Feedback Amplifier Model 8-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–2 Stability Analysis Circuit 8-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–3 Stability Analysis Circuit 8-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–4 Noninverting CFA 8-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–5 Inverting CFA 8-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–6 Bode Plot of Stability Equation 8-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–7 Plot of CFA RF, G, and BW 8-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–8 Effects of Stray Capacitance on CFAs 8-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–9 Bode Plot with CF 8-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9–1 Long-Tailed Pair 9-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9–2 Ideal CFA 9-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9–3 VFA Gain versus Frequency 9-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9–4 CFA Gain vs Frequency 9-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–1 Gaussian Distribution of Noise Energy 10-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–2 Shot Noise Generation 10-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–3 Thermal Noise 10-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–4 Avalanche Noise 10-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–5 Noise Colors 10-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–6 TLV2772 Op Amp Noise Characteristics 10-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–7 Op Amp Circuit Noise Model 10-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–8 Equivalent Op Amp Circuit Noise Model 10-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–9 Inverting Op Amp Circuit Noise Model 10-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–10 Inverting Equivalent Op Amp Circuit Noise Model 10-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–11 Noninverting Equivalent Op Amp Circuit Noise Model 10-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xiv
10–12 Differential Equivalent Op Amp Circuit Noise Model 10-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–13 Split Supply Op Amp Circuit 10-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–14 TLC2201 Op Amp Noise Performance 10-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–15 TLC2201 Op Amp Circuit 10-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–16 Improved TLC2201 Op Amp Circuit 10-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–1 Test Circuits for Input Offset Voltage 11-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–2 Offset Voltage Adjust 11-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–3 Test Circuit – IIB 11-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–4 VOM± 11-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–5 Input Parasitic Elements 11-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–6 Effect of Output Impedance 11-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–7 Figure 6. Slew Rate 11-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–8 Figure 7. Simplified Op Amp Schematic 11-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–9 Typical Op amp Input Noise Spectrum 11-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–10 Output Spectrum with THD + N = 1% 11-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–11 Voltage Amplification and Phase Shift vs. Frequency 11-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–12 Settling Time 11-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–1 Block Diagram of a Transducer Measurement System 12-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–2 Significant Bits versus Binary Bits 12-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–3 Example of Spans That Require Correction 12-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–4 Voltage Divider Circuit for a Resistive Transducer 12-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–5 Current Source Excitation for a Resistive Transducer 12-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–6 Precision Current Source 12-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–7 Wheatstone Bridge Circuit 12-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–8 Photodiode Amplifier 12-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–9 Phototransistor Amplifier 12-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–10 Photovoltaic Cell Amplifier 12-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–11 Active Full-Wave Rectifier and Filter 12-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–12 Reference and Transducer Bias Circuit 12-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–13 AIA Circuit 12-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–14 Final Analog Interface Circuit 12-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–1 A Typical GSM Cellular Base Station Receiver Block Diagram 13-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–2 An Implementation of a Software-Configurable Dual-IF Receiver 13-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–3 Basic W-CDMA Cellular Base Station Transmitter Block 13-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–4 Communication DAC with Interpolation and Reconstruction Filters 13-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–5 QPSK Power Spectral Density Without Raised Cosine Filter — W-CDMA 13-14 . . . . . . . . . .
13–6 Reconstruction Filter Characteristics 13-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–7 A Single-Pole Reconstruction Filter 13-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–8 Voltage Reference Filter Circuit 13-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–9 Voltage Follower Frequency Response Plot 13-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–10 External Voltage Reference Circuit for ADC/DAC. 13-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–11 Single-Ended to Differential Output Drive Circuit 13-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xv Contents
13–12 Differential Amplifier Closed-Loop Response 13-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–13 ADC Single-Ended Input Drive Circuit 13-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–14 Gain vs Frequency Plot for THS3201 13-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–15 Phase vs Frequency for THS3201 13-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–1 Resistor Ladder D/A Converter 14-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–2 Binary Weighted D/A Converter 14-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–3 R/2R Resistor Array 14-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–4 R/2R D/A Converter 14-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–5 Sigma Delta D/A Converter 14-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–6 Total Harmonic Distortion 14-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–7 D/A Offset Error 14-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–8 D/A Gain Error 14-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–9 Differential Nonlinearity Error 14-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–10 Integral Nonlinearity Error 14-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–11 Spurious Free Dynamic Range 14-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–12 Intermodulation Distortion 14-16
14–13 D/A Settling Time 14-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–14 D/A Deglitch Circuit 14-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–15 Compensating for CMOS DAC Output Capacitance 14-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–16 D/A Output Current Booster 14-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–17 Incorrect Method of Increasing Voltage Swing of D/A Converters 14-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–18 Correct Method of Increasing Voltage Range 14-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–19 Single-Supply DAC Operation 14-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–1 Canonical Form of a Feedback System with Positive or Negative Feedback 15-2 . . . . . . . . .
15–2 Phase Plot of RC Sections 15-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–3 Op Amp Frequency Response 15-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–4 Op Amp Bandwidth and Oscillator Output 15-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–5 Block Diagram of an Oscillator with Positive Feedback 15-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–6 Amplifier with Positive and Negative Feedback 15-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–7 Wien Bridge Circuit Schematic 15-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–8 Final Wien Bridge Oscillator Circuit 15-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–9 Wien Bridge Output Waveforms 15-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–10 Wien Bridge Oscillator with Nonlinear Feedback 15-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–11 Output of the Circuit in Figure 15–10 15-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–12 Wien Bridge Oscillator with AGC 15-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–13 Output of the Circuit in Figure 15–12 15-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–14 Phase Shift Oscillator (Single Op Amp) 15-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–15 Output of the Circuit in Figure 15–14 15-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–16 Phase Shift Oscillator, Buffered 15-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–17 Output of the Circuit Figure 15–16 15-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–18 Bubba Oscillator 15-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–19 Output of the Circuit in Figure 15–18. 15-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xvi
15–20 Quadrature Oscillator 15-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
15–21 Output of the Circuit in Figure 15–20 15-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–1 Second-Order Passive Low-Pass and Second-Order Active Low-Pass 16-1 . . . . . . . . . . . . . .
16–2 First-Order Passive RC Low-Pass 16-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–3 Fourth-Order Passive RC Low-Pass with Decoupling Amplifiers 16-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–4 Frequency and Phase Responses of a Fourth-Order Passive RC Low-Pass Filter 16-4 . . . .
16–5 Amplitude Responses of Butterworth Low-Pass Filters 16-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–6 Gain Responses of Tschebyscheff Low-Pass Filters 16-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–7 Comparison of Phase Responses of Fourth-Order Low-Pass Filters 16-8 . . . . . . . . . . . . . . . .
16–8 Comparison of Normalized Group Delay (Tgr) of Fourth-Order Low-Pass Filters 16-8 . . . . . .
16–9 Comparison of Gain Responses of Fourth-Order Low-Pass Filters 16-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–10 Graphical Presentation of Quality Factor Q on a Tenth-Order
Tschebyscheff Low-Pass Filter with 3-dB Passband Ripple 16-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–11 Cascading Filter Stages for Higher-Order Filters 16-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–12 First-Order Noninverting Low-Pass Filter 16-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–13 First-Order Inverting Low-Pass Filter 16-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–14 First-Order Noninverting Low-Pass Filter with Unity Gain 16-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–15 General Sallen-Key Low-Pass Filter 16-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–16 Unity-Gain Sallen-Key Low-Pass Filter 16-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–17 Second-Order Unity-Gain Tschebyscheff Low-Pass with 3-dB Ripple 16-16 . . . . . . . . . . . . . . .
16–18 Adjustable Second-Order Low-Pass Filter 16-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–19 Second-Order MFB Low-Pass Filter 16-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–20 First-Order Unity-Gain Low-Pass 16-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–21 Second-Order Unity-Gain Sallen-Key Low-Pass Filter 16-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–22 Fifth-Order Unity-Gain Butterworth Low-Pass Filter 16-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–23 Low-Pass to High-Pass Transition Through Components Exchange 16-21 . . . . . . . . . . . . . . .
16–24 Developing The Gain Response of a High-Pass Filter 16-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–25 First-Order Noninverting High-Pass Filter 16-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–26 First-Order Inverting High-Pass Filter 16-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–27 General Sallen-Key High-Pass Filter 16-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–28 Unity-Gain Sallen-Key High-Pass Filter 16-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–29 Second-Order MFB High-Pass Filter 16-25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–30 Third-Order Unity-Gain Bessel High-Pass 16-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–31 Low-Pass to Band-Pass Transition 16-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–32 Gain Response of a Second-Order Band-Pass Filter 16-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–33 Sallen-Key Band-Pass 16-30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–34 MFB Band-Pass 16-31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–35 Gain Responses of a Fourth-Order Butterworth Band-Pass and its Partial Filters 16-36 . . . .
16–36 Low-Pass to Band-Rejection Transition 16-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–37 Passive Twin-T Filter 16-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–38 Active Twin-T Filter 16-38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–39 Passive Wien-Robinson Bridge 16-39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–40 Active Wien-Robinson Filter 16-39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xvii Contents
16–41 Comparison of Q Between Passive and Active Band-Rejection Filters 16-41 . . . . . . . . . . . . . .
16–42 Frequency Response of the Group Delay for the First 10 Filter Orders 16-43 . . . . . . . . . . . . .
16–43 First-Order All-Pass 16-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–44 Second-Order All-Pass Filter 16-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–45 Seventh-Order All-Pass Filter 16-46 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–46 Dual-Supply Filter Circuit 16-47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–47 Single-Supply Filter Circuit 16-47 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–48 Biasing a Sallen-Key Low-Pass 16-48 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–49 Biasing a Second-Order MFB Low-Pass Filter 16-49 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–50 Biasing a Sallen-Key and an MFB High-Pass Filter 16-50 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–51 Differences in Q and fC in the Partial Filters of an Eighth-Order Butterworth
Low-Pass Filter 16-51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–52 Modification of the Intended Butterworth Response to aTschebyscheff-Type
Characteristic 16-51 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–53 Open-Loop Gain (AOL) and Filter Response (A) 16-53 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–1 Op Amp Terminal Model 17-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–2 Digital and Analog Plane Placement 17-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–3 Separate Grounds 17-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–4 Broadcasting From PCB Traces 17-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–5 A Careful Board Layout 17-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–6 Resistor High-Frequency Performance 17-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–7 Capacitor High-Frequency Performance 17-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–8 Inductor High-Frequency Performance 17-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–9 Loop and Slot Antenna Board Trace Layouts 17-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–10 PCB Trace Corners 17-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–11 PCB Trace-to-Plane Capacitance Formula 17-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–12 Effect of 1-pF Capacitance on Op Amp Inverting Input 17-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–13 Coupling Between Parallel Signal Traces 17-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–14 Via Inductance Measurements 17-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–15 Logic Gate Output Structure 17-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–16 Capacitor Self Resonance 17-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–17 Common Op Amp Pinouts 17-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–18 Trace Length for an Inverting Op Amp Stage 17-25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–19 Mirror-Image Layout for Quad Op Amp Package 17-25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–20 Quad Op Amp Package Layout with Half-Supply Generator 17-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–21 Proper Termination of Unused Op Amp Sections 17-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–1 Op Amp Error Sources 18-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–2 Noninverting Op Amp 18-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–3 Input Circuit of a NonRRI Op Amp 18-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–4 Input Circuit of an RRI Op Amp 18-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–5 Input Bias Current Changes with Input Common-Mode Voltage 18-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–6 Input Offset Voltage Changes with Input Common-Mode Voltage 18-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xviii
18–7 RRO Output Stage 18-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–8 Data Acquisition System 18-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–9 Schematic for the Transducer to ADC Interface Circuit 18-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–10 Final Schematic for the Transducer to ADC Interface Circuit 18-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–11 Digital Control System 18-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–12 DAC Current Source to Actuator Interface Circuit 18-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–13 DAC Current Sink to Actuator Interface Circuit 18-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–1 Split-Supply Op Amp Circuit A-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–2 Split-Supply Op Amp Circuit With Reference Voltage Input A-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–3 Split-Supply Op Amp Circuit With Common-Mode Voltage A-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–4 Single-Supply Op Amp Circuit A-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–5 Inverting Op Amp with Noninverting Positive Reference A-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–6 Inverting Op Amp with Inverting Negative Reference A-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–7 Inverting Op Amp with Noninverting Negative Reference A-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–8 Inverting Op Amp with Inverting Positive Reference A-8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–9 Noninverting Op Amp with Inverting Positive Reference A-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–10 Noninverting Op Amp with Noninverting Negative Reference A-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–11 Noninverting Op Amp with Inverting Positive Reference A-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–12 Noninverting Op Amp with Noninverting Positive Reference A-12 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–13 Differential Amplifier A-13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–14 Differential Amplifier with Bias Correction A-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–15 High Input Impedance Differential Amplifier A-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–16 High Common-Mode Range Differential Amplifier A-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–17 High-Precision Differential Amplifier A-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–18 Simplified High-Precision Differential Amplifier A-18 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–19 Variable Gain Differential Amplifier A-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–20 T Network in the Feedback Loop A-20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–21 Buffer A-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–22 Inverting AC Amplifier A-22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–23 Noninverting AC Amplifier A-23 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–24 Inverting Summer A-24 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–25 Noninverting Summer A-25 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–26 Noninverting Summer with Buffers A-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–27 Inverting Integrator A-27 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–28 Inverting Integrator with Input Current Compensation A-28 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–29 Inverting Integrator with Drift Compensation A-29 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–30 Inverting Integrator with Mechanical Reset A-30 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–31 Inverting Integrator with Electronic Reset A-31 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–32 Inverting Integrator with Resistive Reset A-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–33 Noninverting Integrator with Inverting Buffer A-33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–34 Noninverting Integrator Approximation A-34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–35 Inverting Differentiator A-35 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–36 Inverting Differentiator with Noise Filter A-36 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Figures
xix Contents
A–37 Basic Wien Bridge Oscillator A-37 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–38 Wien Bridge Oscillator with Nonlinear Feedback A-38 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–39 Wien Bridge Oscillator with AGC A-39 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–40 Quadrature Oscillator A-40 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–41 Classical Phase Shift Oscillator A-41 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–42 Buffered Phase Shift Oscillator A-42 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–43 Bubba Oscillator A-43 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–44 Triangle Oscillator A-44 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Tables
xx
Tables
3–1 Basic Ideal Op Amp Assumptions 3-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8–1 Data Set for Curves in Figure 8–7 8-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9–1 Tabulation of Pertinent VFA and CFA Equations 9-9 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
10–1 Noise Colors 10-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–1 Op Amp Parameter GLossary 11-2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
11–2 Cross-Reference of Op Amp Parameters 11-6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–1 Transducer Output Voltage 12-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–2 ADC Input Voltage 12-15 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–3 Op Amp Selection 12-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–4 AIA Input and Output Voltages 12-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12–5 Offset and Gain Error Budget 12-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–1 GSM Receiver Block System Budget 13-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
13–2 High-Speed Op Amp Requirements 13-11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–1 DC Step Size for D/A converters 14-7 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
14–2 Converter Bits, THD, and Dynamic Range 14-10 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–1 Second-Order FIlter Coefficients 16-17 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–2 Values of α For Different Filter Types and Different Qs 16-33 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–3 Single-Supply Op Amp Selection Guide (TA = 25°C, VCC = 5 V) 16-54 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–4 Bessel Coefficients 16-56 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–5 Butterworth Coefficients 16-57 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–6 Tschebyscheff Coefficients for 0.5-dB Passband Ripple 16-58 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–7 Tschebyscheff Coefficients for 1-dB Passband Ripple 16-59 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–8 Tschebyscheff Coefficients for 2-dB Passband Ripple 16-60 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–9 Tschebyscheff Coefficients for 3-dB Passband Ripple 16-61 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–10 All-Pass Coefficients 16-62 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–1 PCB Materials 17-3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
17–2 Recommended Maximum Frequencies for Capacitors 17-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–1 Comparison of Op Amp Error Terms 18-5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
18–2 Op Amp Parameters 18-21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
A–1 Ideal Op Amp Assumptions A-4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Examples
xxi Contents
Examples
16–1 First-Order Unity-Gain Low-Pass Filter 16-14 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–2 Second-Order Unity-Gain Tschebyscheff Low-Pass Filter 16-16 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–3 Fifth-Order Filter 16-19 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–4 Third-Order High-Pass Filter with fC = 1 kHz 16-26 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–5 Second-Order MFB Band-Pass Filter with fm = 1 kHz 16-32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–6 Fourth-Order Butterworth Band-Pass Filter 16-34 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16–7 2-ms Delay All-Pass Filter 16-45 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

fenqinyao1

文件如下，传了好多次都传不上，再试一下

[ 本帖最后由 fenqinyao1 于 2007-12-17 23:35 编辑 ]

icbrl

这么新鲜的一本书

icbrl

到底能不能下载？

fenqinyao1

应该可以的，我试了一下

fenqinyao1

这么经典的书都没人要吗

sunsibing

好东西啊，下来看看

killerljj

此书非常之不错！极力推荐！

joe_chen

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