运算放大器 Op-Amp 基本应用与参数选型

运算放大器(Op-Amp,Operational Amplifier)是一种对信号具有放大功能的电路,实际使用时通常会与反馈网络配合起来使用。它能够对输入信号进行 微分积分 等数学运算之后再进行输出,因而被广泛应用于信号处理、仪器仪表等领域。美国仙童(Fairchild)公司于 1965 年先后推出了运算放大器芯片 μA702μA709,标志着运算放大电路进入了集成电路时代。该公司后于 1968 年再次推出了极为经典的 μA741 运算放大器芯片,至今仍然在被广泛应用。

伴随近些年运算放大器电路设计与制造技术的不断进步,各种类型的运放芯片百花齐放。例如:差分运放(放大两个输入信号的差值,并且抑制共模信号)、全差分运放(输入和输出都是差分信号)、仪表放大器(具有极高的共模抑制比和输入阻抗)、程控增益放大器(增益由数字信号进行设定)、压控增益放大器(增益由外部施加的电压控制)、隔离放大器(输入端与输出端之间存在 电容电感光电 等方式的电气隔离)、轨到轨运放(输入和输出电压可以接近电源电压的范围)、电流检测放大器(能够检测采样电阻两端的微小电压差,且能够工作在远高于自身电源电压的共模电压场景)、跨导放大器(用于将电压输入转换为电流输出)、跨阻放大器(用于将电流输入转换为电压输出)。

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电子学单位分贝 dB 的数学推导过程

分贝dB,Decibel [ˈdesɪbel])是一个用于衡量声压等级、信号功率强度的对数无量纲单位,该单位来源于美国的电话发明家贝尔 Alexander Graham Bell 的名字,是从贝尔B,Bel)这个单位衍生而来(一贝尔等于十分贝 \(1Bel = 10dB\)),其最初被用于贝尔实验室长途电话线路损耗的计量,从而解决线性度量单位无法描述超过 \(10^{14}\) 数量级的信号强度问题,而后成为 声学电子通信 等领域的通用计量单位。

分贝并不是一个线性的绝对数值单位,其反映的是两个相同单位物理量的比值,在取对数之后分别再乘以 10功率类参数,例如 声音功率电功率)或者 20场量类参数声压电压电流场强),其反映的是一个相对的数量级,而非一个绝对的数值。总而言之,由于分贝采用了对数 \(y = \log_a x\) 来作为单位的标度,因为而能够极大的压缩数值范围并且简化计算,同时也更加适配人类听觉以及信号传输的非线性感知特性

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硬件工程师必知必会的 Xilinx FPGA 知识

现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)是一种高性能低延时可重构,拥有高速并行运算能力,并可定制性能与功耗的可编程数字逻辑芯片,最早由 1984 年创立的赛灵思(Xilinx)公司推出,该公司由 Ross H. FreemanBernard V. Vonderschmitt 共同创办。不同于专用集成电路(ASIC,Application Specific Integrated Circuit)固定的内部电路连接和逻辑功能。FPGA 的内部电路连接和逻辑功能,都可以通过编程来灵活的定义。

目前全球 FPGA 的市场份额主要集中在赛灵思(Xilinx,2020 年被 AMD 收购)和阿尔特拉(Altera,2015 年被 Intel 收购)两家美国企业手中,余下的市场份额同样由美国的莱迪思(Lattice)和美高森美(Microsemi)两家公司占据。国产 FPGA 芯片产业起步较晚,产品性能与专利积累较为薄弱,目前主要有 深圳紫光同创上海安路科技广东高云半导体上海复旦微电子西安智多晶深圳易灵思北京京微齐力成都华微电子 等芯片研发厂商。

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