集成運(yùn)放的非線性失真分析及電路應(yīng)用

AD8062的差分放大電路連接方式1，集成運(yùn)放I／Q兩路雙極性輸入的電壓信號(hào)大小相等，符號(hào)相反，理論上經(jīng)下變頻器輸出的雙極性信號(hào)到AD8062的增益(dB)由下式計(jì)算得到：

在下變頻器輸出信號(hào)為-28 dBm的情況下，由圖2可以看出AD8062的增益為11 dB左右，信噪比為20 dB左右，該增益基本滿足理論計(jì)算值。但是，當(dāng)下變頻器輸出信號(hào)為-12 dBm時(shí)，輸入到AD8062信號(hào)的各次諧波功率均大于-50 dBc。由圖3可發(fā)現(xiàn)，在AD8062的大信號(hào)輸入時(shí)AD8062的非線性特性使得輸出信號(hào)嚴(yán)重失真，5 MHz信號(hào)帶寬內(nèi)二次諧波為-10 dBc，信號(hào)輸出功率不能滿足理論計(jì)算值。AD8062的嚴(yán)重帶內(nèi)諧波失真，使得后端無(wú)法檢測(cè)到有用的信號(hào)，造成了這種電路無(wú)法正常使用。
2．3 AD8062的非線性分析和電路優(yōu)化
在集成運(yùn)放的非線性參數(shù)中，單頻輸入信號(hào)電壓的變化速率很低，基本不用考慮AD8062的壓擺率特性是造成諧波失真的原因?？紤]到單電源集成運(yùn)放在電源電壓變小時(shí)，其最大共模輸入電壓范圍也會(huì)變小，電路連接方式1產(chǎn)生的諧波失真與最大輸入共模電壓有很大的關(guān)系。A-D8062允許輸入信號(hào)的最大共模電壓范圍為(-Vs―O．2 V)～(+Vs―1．8 V)，電源電壓越小，AD8062的最大共模輸入電壓范圍越小，若超出這個(gè)最大范圍，芯片就可能被燒毀。另外，關(guān)系到集成運(yùn)放非線性參數(shù)的共模輸入電壓范圍還要小于上述范圍。在單電源5 V電壓供電的電路中，允許輸入信號(hào)的最大共模電壓范圍為-5．2～+3．2 V，然而在單電源3．3 V供電的電路中，該范圍為-3．5～+1．5 V。電源電壓的減少，使得AD8062的最大輸入共模電壓范圍有所減少，這可能是造成集成運(yùn)放非線性失真的原因。連接方式l的信號(hào)輸入端沒(méi)有隔直電容，必然造成集成運(yùn)放對(duì)直流信號(hào)的放大，這就會(huì)出現(xiàn)輸出信號(hào)的諧波失真。這是因?yàn)楫?dāng)直流電壓超出最大輸入共模電壓范圍時(shí)，集成運(yùn)放的靜態(tài)工作點(diǎn)發(fā)生了較大偏移，差分對(duì)管中的一管輸出電流趨于飽和，另外一管的輸出電流趨于截止，兩管的輸出電流之差不再跟隨輸入信號(hào)發(fā)生變化，而表現(xiàn)出集成運(yùn)放的限幅電路特性，造成集成運(yùn)放在大信號(hào)輸入時(shí)輸出信號(hào)的非線性失真。由此可以判斷，在大信號(hào)輸入的情況下，AD-8062的峰值超過(guò)了輸入共模電壓范圍。為了解決共模電壓過(guò)大的問(wèn)題，對(duì)上述電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，即在連接方式2的集成運(yùn)放的負(fù)項(xiàng)輸入端加入隔直電容，其連接如圖1(b)所示。