PCB技術 - PCB設計者のための増幅器選択基準

増幅器選択基準 PCBデザイナー

誰でも、クラシック741オペアンプに精通しているかもしれません, 特に初期のエレクトロニクスコースに戻るとき. しかし、特別なアプリケーションになると, 利用可能なアンプの範囲は、どんなデザイナーも興奮させるのに十分です. 一度、異なるアンプが異なる仕様を参照する方法を理解したら, 簡単にあなたのアプリケーションの最高のアンプを決定することができますて. 重要なアンプ選択基準のリストをまとめた PCBデザイナー.
アンプ

すべてのアンプは別のカテゴリに分かれています。以下は5つの共通増幅器カテゴリである。

LクラスAこれらの増幅器は、非常に線形で、常にバイアスされるように設計されています。したがって、それらは他のタイプの増幅器よりも多くの電力を消費するので、高出力用途には適していない。

LクラスBこれらの増幅器は、クラスA増幅器に対してより効果的な代替手段として設計されている。しかし、それらが使用するFETがトランジスタをオンにするために最小入力を必要とするので、それらは完全に入力波形を再現することができなくて、より低い入力信号強度で若干の歪みを生じる。これをクロスオーバー歪みと呼ぶ。

これらの増幅器は、広範囲にわたる用途において最も一般的に使用される増幅器と言える。それらはクロスオーバ歪みのないクラスA増幅器より高い効率を有する。また、それらは同等の線形範囲を有する。

L型C .これらの増幅器は、RF用途においてしばしば使用される。内部のLC発振器回路または他の回路が高周波で強い利得を提供するために用いるので、それらはより広いバンド幅を有するように設計されることができる。しかし、それらの直線性は上記増幅器の線形性よりも低い。

LクラスDこれらのアンプは出力を制御するためにいくつかの形式のPWMを使用します。この出力は、出力にローパスフィルタを介してアナログ信号に変換される。これらは通常、出力をより高い周波数のPWM信号に変換することによってモータ制御用途に使用される。

異なる専門レベルのアンプの他の多くの種類があることに注意してください。どのアンプを使用して選択すると、別のアンプのいくつかの異なる仕様を量る必要があります。

増幅器選択基準の重要仕様

アナログ信号用のアンプを選択するときは、次の仕様に注意してください。

L開ループと閉ループ電圧利得。開ループ利得は、増幅器が生成できる最大利得を効果的に伝える。実際には、フィードバックが適用されると、クローズドループゲインを測定します。これは周波数の関数であることに注意してください利得スペクトルのボードプロットは、ローパスフィルタと同様である。

リニアレンジ.この値を参照する方法はいくつかあります。入力信号と出力信号の間の関係は決して完全な線形関係ではないが、多くの応用においては近いかもしれない。それは入力信号レベル範囲（通常DBMで）として指定されることができます、あるいは、関連付けられた歪曲値で最大入力値として指定することができます。

ダイナミックレンジ.これは出力の最小値と最大値の違いです。最小値はノイズフロアによって制限され、最大値は線形入力範囲によって制限される。一般にダイナミックレンジはDR＝SNR＋1である。

バンド幅.汎用増幅器にとって、これは実際には立ち上がり時間（回路スイッチングに必要な時間（10 %）から90 %）である。これは、増幅器の有用な周波数の範囲を制限する（このリストの下の注意）。

Lスルーレート.これは通常、V / USまたはV / NSの出力の変化率です。

共通モード除去比.これは、増幅器の両方の入力端子に存在するコモンモードノイズを抑制する能力である。

効率.この図は実際に放熱に関する声明です。より効率的な増幅器は、熱としてより少ない電力を消費する。

L入力。増幅器は完全にシングルエンドまたは完全差動（IE、差動入力および差動出力）であり得る。

すべてのパラメータは入力周波数の関数である。専用の増幅器は、特定の周波数範囲で指定された帯域幅を有する。帯域幅が目標周波数範囲に重なることを確認してください。特定用途に使用される増幅器の他の重要な仕様がある。

パワーアンプ

すべての電力増幅器（通常、クラスB、CまたはAB）は、それらの非線形圧縮点の近くで動くように設計されていて、操作の間、多くの電力を消費する。一般に、増幅器の出力電力は、温度が上昇するに従って低下する。全動作温度範囲にわたる高品質安定増幅器の出力低下範囲は1 dB未満でなければならない。他の仕様は同様の安定性を示すべきです。

電力増幅器を選択するとき、特定のアプリケーションまたは一般的なアプリケーションのためにあるかどうか、上記のポイントは考慮されるべきです。しかしながら、電力増幅器は、異なる用途のために開発されており、異なる増幅器に対して記載された仕様は、これらの特別な用途を扱う設計者に適している。RF電力増幅器は、異なる周波数帯の増幅器が異なる半導体プロセスに基づいている良い例である。

これらの増幅器の固有の非線形性は、動作中に予期せぬ影響を引き起こす可能性がある。オーディオコミュニティの設計者は、全高調波歪み（THD）または全高調波歪みプラスノイズ（THD + N）に精通しているかもしれません。高調波歪みは非線形効果であり、所望の信号の高次高調波が出力に現れる。あなたのパワーアンプは、最低のthdまたはthd + nレベル（通常パーセンテージとして表される）を持つべきです。

パワーアンプs used to process FM signals usually specify distortion based on the third-order intercept point (3OIP). 電力増幅器の非線形特性は高次高調波と相互変調積を生成する, FM信号中の異なる周波数間の非線形混合に起因する. これらの相互変調プロダクトは増幅器の出力スペクトルにおいてサイドバンドとして現れる. This level of distortion due to non-linearity is also referred to as intermodulation distortion (IMD) outside the RF community.
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