探索LM7705評估板：低噪聲負(fù)偏置發(fā)生器的應(yīng)用與設(shè)計

作為電子工程師，我們經(jīng)常會接觸到各種各樣的評估板，它們就像是我們探索新技術(shù)和新產(chǎn)品的鑰匙。今天，我們就來深入了解一下德州儀器（Texas Instruments）的LM7705評估板，看看它在低噪聲負(fù)偏置發(fā)生器方面能給我們帶來哪些驚喜。

文件下載：LM7705MMEVAL.pdf

評估板概述

LM7705評估板的設(shè)計初衷是展示德州儀器LM7705低噪聲負(fù)偏置發(fā)生器的功能。這塊評估板上有一個雙運算放大器，它既可以接地，也可以通過板上的LM7705進(jìn)行偏置。當(dāng)采用后者時，就能實現(xiàn)真正的零放大器效果。這為我們在單電源供電的情況下，讓放大器輸出能夠擺動到零伏提供了可能。

基本工作原理

LM7705是一款開關(guān)電容電壓逆變器，帶有一個低噪聲、-0.23V的固定負(fù)電壓調(diào)節(jié)器。它主要用于與低電壓放大器配合使用，使放大器在單電源供電時輸出能夠擺動到零伏。在單電源電壓下工作時，軌到軌輸出放大器無法輸出零電壓，并且由于放大器輸出飽和電壓會被后續(xù)增益級放大，可能導(dǎo)致誤差累積。而一個小的負(fù)電源電壓可以防止放大器輸出在零伏時飽和，有助于在信號處理鏈中保持準(zhǔn)確的零值。

此外，當(dāng)放大器用于驅(qū)動ADC的輸入時，它可以輸出零電壓信號，從而充分利用ADC的全輸入范圍。LM7705還設(shè)有一個關(guān)斷引腳，可將待機功耗降至最低。

布局考慮

在設(shè)計電路和PCB布局時，需要仔細(xì)考慮一些因素，以消除問題并優(yōu)化LM7705的性能。為了確保電源電壓干凈，最好在LM7705附近的 (V{DD}) 和 (V{SS}) 之間放置去耦電容。另外， (C{FLY})、 (C{RES}) 和 (C_{OUT}) 這些電容的取值也很重要。為了最小化輸出電壓紋波，建議使用低ESR電容。

評估板的電路與布局

原理圖

評估板的原理圖展示了其內(nèi)部的電路連接。通過原理圖，我們可以清晰地看到各個元件之間的關(guān)系，以及信號的傳輸路徑。這對于我們理解評估板的工作原理和進(jìn)行后續(xù)的調(diào)試非常有幫助。

布局圖

評估板的布局圖則直觀地呈現(xiàn)了各個元件在PCB上的位置。合理的布局可以減少電磁干擾，提高電路的穩(wěn)定性和性能。在查看布局圖時，我們可以注意元件的分布是否合理，以及布線是否符合設(shè)計要求。

物料清單

評估板的物料清單列出了所有使用的元件，包括電阻、電容、測試點、連接器和集成電路等。了解這些元件的規(guī)格和參數(shù)，有助于我們在需要時進(jìn)行替換或升級。例如，電阻的阻值、電容的容值等都是我們需要關(guān)注的重要信息。

測量過程與結(jié)果

測量過程

為了驗證LM7705對運算放大器性能的提升，我們進(jìn)行了一系列測量。測量設(shè)置中，為連接器J1提供8V至16V的電源電壓，接地連接到J5。板上的5V穩(wěn)壓器為運算放大器和LM7705提供恒定的電源電壓。通過將跳線JP1置于2 - 3位置，可以激活LM7705。信號發(fā)生器連接到J6，生成一個低頻變化的直流信號，幅度為 (25 mV_{PP})，偏移為12.5 mV。放大器U2A和U2B的固定增益設(shè)置為2倍?？梢允褂脭?shù)字示波器或模數(shù)轉(zhuǎn)換器板及處理軟件觀察放大器的輸出信號（J4）。通過跳線JP2可以選擇運算放大器負(fù)電源引腳的電壓。

測量結(jié)果

測量結(jié)果清晰地展示了LM7705對放大器性能的影響。當(dāng)負(fù)電源引腳連接到地時，放大器輸出電壓的低端擺動受到放大器飽和電壓的限制。而當(dāng)負(fù)電源引腳連接到LM7705的固定負(fù)輸出電壓時，放大器U2B可以作為真正的零放大器工作，輸出電壓能夠更準(zhǔn)確地跟隨輸入信號。

總結(jié)與思考

通過對LM7705評估板的研究，我們可以看到它在低噪聲負(fù)偏置發(fā)生器方面的出色性能。它不僅能夠解決單電源供電下放大器輸出無法達(dá)到零伏的問題，還能有效減少誤差累積，提高信號處理的準(zhǔn)確性。作為電子工程師，我們可以根據(jù)實際需求，合理利用LM7705評估板的功能，為我們的設(shè)計帶來更多的可能性。

在實際應(yīng)用中，你是否遇到過類似的需要解決放大器輸出問題的情況呢？你會如何選擇合適的解決方案？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和想法。