《杨老师模拟课》​重磅回归，第2季课程火热播放中

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《杨老师模拟课第二季》来了！！！

作为数千工程师都在打卡学习的年度爆款视频课程，《杨老师模拟课》的含金量自然不必多说，来自第一季情真意切的好评即可证明一切

今年《杨老师模拟课（第二季）》已经开讲！10堂精彩的模拟课分为两次为您奉上，Part1已经开播，Part2将于下周开播，扫码观看和预约吧~

《杨老师模拟课 第二季》

part 1

《杨老师模拟课 第二季》

part 2

今天为大家分享Part 1中提到的各项知识点：标准减法器电阻失配了怎么处理？复杂的精密电流检测电路应该怎么读图？积分器憋死了咋办……

01

标准减法器电阻的匹配

所谓的电阻匹配，是指红色箭头所指两个电阻的比值，与绿色箭头所指的两个电阻比值完全相等。其中任何一个电阻与设计者有微小差别，就是“失配”。现实中，要做到电阻匹配，是极为困难的。减法器电阻失配，将大幅度降低CMRR。

02

仿真软件中便于修改的差分信号源构建方法

要做减法器，肯定需要做差分信号源。但要改变差模信号，得对两个信号源进行两次设置，比较麻烦。

为此，杨教授构建了一下电路，由共模、差模形成减法输入源U+、U-，方便修改。

03

减法器重要指标：CMRR

减法器有一个特别重要的指标——共模抑制比（CMRR），即差模增益（Gd）和共模增益（Gc）的比值标准。减法器在理论分析的时候共模增益等于零，差模增益等于电阻比值，CMRR就是无穷大。但是现实中真正的一个减法器是做不到CMRR无穷大的。我们就得对这个减法器进行CMRR测量，CMRR越大，这个电路越接近于理想的减法器。

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04

准确进行共模增益测量

仿真软件中的Uout由于输出很小，易受运放失调电压影响，因此得出的共模增益大小是随输入电压大小变化而变的。为能准确测量，需要将输入端从 0 伏到 10 伏产生一个共模信号的变化量，对于输出电压变化量的比值就可以得到共模增益。

05

电阻匹配的减法器具有极高的CMRR

得到了差模增益和共模增益，即可计算得出CMRR，但这与理论上无穷大并不相符。这是因为减法器中使用到的运放本身就有CMRR，当一个减法器外部电阻是匹配的情况下，它的CMRR完全取决于运放的CMRR。

06

标准减法器的电阻失配

现实中，要做到电阻匹配，是极为困难的。失配系数定义为是变化的电阻值与期望电阻值之比。取千分之一作为失配系数，以同样的电路为例，可以得到差模增益基本不变，而共模增益变化很大，由原来的-143.88db变为了-69.54db，导致CMRR很小。失配系数对CMRR的影响是直接的，手工选配电阻，达到高CMRR，基本是梦想。

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07

提高CMRR的方法

选用集成减法器，内部集成电阻，可以达到很好的一致性。

08

提高CMRR的方法二

上图中展示了一种无需匹配电阻的减法器电路，该电路的两个电阻R1和R4，只影响差模增益没有匹配性要求。但因为运放的选择问题，该电路存在限制：由于N沟道MOS管正常工作的时候电流是从右向左流的，需要保证两端电位差，即UD>US，所以Ux+必须是负电压，而且Ux-必须小于Ux+；同时，运放供电正电源必须足够大，即UO1-Ux+=UGS≥UGSOFF。

在满足上述条件后，使V3保持恒定，V4从-1V变到-5V作为横轴，将输出电压作为纵轴，可以计算得到CMRR为140.68dB，表现良好。

09

无需匹配电阻的减法器变形电路

如果不满足电路的限制条件，应该如何设计该减法器电路呢？可以分为以下情况：

• 面对两个都是负电压的测量点

• 面对两个都是正电压的测量点

• 测量点一正一负

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10

实用的精密电流检测电路读图

其实无需匹配电阻的减法器电路来源于该精密电流检测电路，如何读懂理解该电路图？可以从以下几步入手。

第一步：去掉电路的次要的部分。除非滤波器和震荡器，一般情况下把电容舍弃掉；

第二步：看运放供电，进一步凸显主电路。

这样就可以得到一个干净的主电路，在仿真中运放用AD8628代替，MOSFET用2N7002小信号管代替，使用虚短虚断进行分析。运放AD8628是RRIO运放，各输入端电位、输出电位符合供电范围；2N7002最大漏源电压60V，此为48V，符合要求；运放输出电流，MOSFET流过电流均小于最大电流，符合要求。

之后再将去掉的次要电路加入分析，可以发现次要电路主要用于现场供电以及滤波稳定电路的作用，可以迅速建立负反馈。

11

无法使用的理论积分器

理论上的积分器使无法正常工作的，因为即便不加信号的时候，它的输出也会在负电源或者正电源上，称之为憋死。这是因为偏置电流一直给电容充电，输入失调电压被放大∞倍。

12

如何避免憋死？

可以在C1电容并联一个100K的电阻R2，偏置电流流过R2，产生的电压是有限的。并联电阻R2，导致其直流噪声增益为1+R2/R1=101倍。直流意外被放大101倍，不足以憋死运放。积分器就被救活了。

并联之后，虽然电路拓扑被改变了，但在图中绿色频率区间，左图与右图相差很小，1.6kHz以上就是一个积分器，并且电阻并得越大，相同的区间也就越大。但是输出失调电压也会越大，导致积分器再次憋死。

为此，可以让输入信号频率远大于低通截止频率，这个电路将呈现出积分器特性，当f0>100f0，是“实用积分器“像“积分器“的关键。

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