+86-21-8027 0272
上海永乐高
info@molexy.com

運算放大器常見指標及重要特性

01輸入失調電壓


界说:在运放开环使用时, 加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为 0。

优劣规模:1?V 以下,属于极优秀的。100?V 以下的属于较好的。最大的有几十mV。


對策:

  • 选择 VOS远小于被测直流量的放大器,

  • 過運放的調零措施消除這個影響

  • 如果你僅關心被測信號中的交變身分,你可以在輸入端和輸出端增加交流耦合電路,將其消除。


放大器

如果 IB1=IB2,那么选择 R1=R2//RF,可以使电流形成的失调电压会消失,但实际中IB1=IB2很难满足。


02失調電壓漂移


界说: 当温度变化(?V/°C)、时间连续(?V/MO)、供电电压(?V/V)等自变量变化时, 输入失调电压会发生变化。

後果:很嚴重。因爲它不能被調零端調零,即便調零完成,它還會帶來新的失調。

對策:

  • 第一, 就是选择高稳定性,也就是上述漂移系数较小的运放。

  • 第二,有些運放具有自歸零技術,它能不斷地測量失調並在處理信號過程中把當前失調電壓減掉。


03輸入偏置電流


定義:當輸出維持在規定的電平時,兩個輸入端流進電流的平均值。Ib=(Ib1+Ib2)/2

優劣範圍:60fA~100?A

後果:


  • 第一,當用放大器接成跨阻放大測量外部微小電流時,過大的輸入偏置電流會分掉被測電流,使測量失准。

  • 第二,當放大器輸入端通過一個電阻接地時,這個電流將在電阻上産生不期望的輸入電壓。


對策:为制止输入偏置电流对放大电路的影响,最主要的措施是选择 IB较小的放大器。



04輸入失調電流


定義:當輸出維持在規定的電平時,兩個輸入端流進電流的差值,Ib=Ib1-Ib2。

優劣範圍:20fA~100?A


後果:失调电流的存在,说明两个输入端客观存在的电流有差异,無法用外部电阻实现匹配抵消偏置电流的影响。


05噪聲指標


运放常见的噪声泉源有两类,一类为 1/f 噪声,其电能力密度曲线随着频率的上升而下降;一类为白噪声,或者叫平坦噪声,其电能力密度曲线是一条直线,与频率無关。


06輸入電壓範圍


界说:保证运算放大器正常事情的最大输入电压规模。也称为共模输入电压规模。当运放最大输入电压规模与电源规模比力接近时,好比相差 0.1V 甚至相等、凌驾,都可以叫“输入轨至轨”,体现为 Rail-to-rail input,或 RRI。

理解:運放的兩個輸入端,任何一個的輸入電壓超過此範圍,都將引起運放的失效。注意,超出此範圍並不代表運放會被燒毀,但絕對參數中出現的此值是堅決不能超過的。


07輸出電壓範圍


界说:在给定电源电压和负载情况下,输出能够到达的最大电压规模。当运放的输出规模已经接近于电源电压规模时,就自称“输出轨至轨”,体现为 Rail-to-rail output,或 RRO。

理解:在沒有額外的儲能元件情況下,運放的輸出電壓不行能超過電源電壓範圍,隨著負載的加重,輸出最大值與電源電壓的差異會越大。


輸出電壓範圍,或者輸出至軌電壓有如下特點:

  • 正至軌電壓與負至軌電壓的絕對值可能纷歧致,但一般情況下數量級相同。

  • 至轨电压与负载密切相关,负载越重(阻抗小) 至轨电压越大。

  • 至軌電壓與信號頻率相關,頻率越高,至軌電壓越大,甚至會突然大幅度下降。

  • 至轨电压在 20mV 以内,属于很是优秀。

  • RRIO(輸入輸出均軌至軌)。


08共模抑制比


界说:差模电压增益与共模电压增益的比值,用 dB 体现。CMRR = 20 log (Ad/Ac)

优劣规模:一般运放都有 60dB 以上的 CMRR,高级的可达 140dB 以上。运算放大器在单端输入使用时,不存在这个看法。只有把运放接成类似于减法器形式,使得运放电路具备两个可变的输入端时,此指标才会发挥作用。

影響因素:一是運放自己的共模抑制比,二是對稱電路中各個電阻的一致性。


09開環電壓增益


界说:运放自己具备的输出电压与两个输入端差压的比值,用 dB 体现。

优劣规模:一般在 60dB~160dB 之间。越大的,说明其放大能力越强。

理解:开环电压增益是指放大器在闭环事情时,实际输出除以运放正负输入端之间的压差,类似于运放开环事情——其实运放是不能开环事情的。AVO 随频率升高而降低。


10壓擺率


界说:闭环放大器输出电压变化的最快速率。用 V/μs 体现。

优劣规模:从 2mV/μs 到 9000V/μs 不等。

理解:此值显示运放正常事情时,输出端所能提供的最大变化速率,当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时,运放就不能提供了,导致输出波形变形 —— 原本是正弦波就酿成了三角波。


11帶寬指標


與帶寬相關的指標主要有四項:

  • 单元增益带宽(Unity Gain-bandwidth, UGBW)

    界说:运放开环增益/频率图中,开环增益下降到 1 时的频率。


  • 增益带宽积(Gain Bandwidth Product, GBP 或者 GBW)

    定義:運放開環增益/頻率圖中,指定頻率處,開環增益與該指定頻率的乘積。



  • -3dB 带宽

    界说:运放闭环使用时,某个指定闭环增益(一般为 1 或者 2、 10 等)下,增益变为低频增益的 0.707 倍时的频率。



  • 满功率带宽(Full Power Bandwidth)

    界说:将运放接成指定增益闭环电路(一般为 1 倍),连接指定负载,输入加载正弦波,输出为指标划定的最大输出幅度,此状态下,不停增大输入信号频率,直到输出泛起因压摆率限制发生的失真(变形)为止,此频率即为满功率带宽。


放大器

滿功率帶寬與器件壓擺率密切相關


12全諧波失真


权衡一个时域波形与尺度正弦波的差异水平的量。也被用于权衡一个放大器的保真水平。谐波是有纪律的,在频域中仅泛起在指定频点。放大器的失真度指标,有时也用 HD2、 HD3 表征。


放大器的失真度指標,與许多因素相關,最爲顯著的有五個:第一是輸入信號頻率,第二是輸出信號幅度,第三是放大電路閉環增益,第四是輸出帶載巨细,第五是供電電壓。


13建设時間


界说: 运放接成指定增益(一般为 1),从输入阶跃信号开始,到输出完全进入指定误差规模所需要的时间。


优劣规模: 几个 ns 到几个 ms。一般来说, SR 越大的,建设时间更小。


14電源電壓抑制比


定義:電源電壓抑制比,其含義是運放對電源上紋波或者噪聲的反抗能力。


理解:首先,正负电源具有纷歧定相同的 PSRR(PSRR-纷歧定即是PSRR+),其次,随着电源电压变化频率的提升,运放对这个变化的反抗能力会下降。一般情况下,电源变化频率接近其带宽时,运放会失去对电源变化的反抗 —— 即单元增益情况下电源变化几多,输出就变化几多。因此电源旁常需要加旁路电容。


15熱阻


定義:是導熱體阻止熱量散失水平的描述。有以下常用的兩種:

  • θJA,是指芯片熱源結(Junction)與芯片周圍環境(Ambient)(一般爲空氣)的熱阻。

  • θJC,是指芯片熱源結(Junction)與芯片管殼(Case)的熱阻。


理解:对芯片来说,导热路径的两端划分为自身发烧体与永乐高空气。热阻 θJA 越大,说明散热越困难,其温差也就越大。


理想運算放大器的特點:輸入阻抗爲∞,開環放大倍數爲∞,共模抑制比爲∞,帶寬爲∞,壓擺率爲∞,輸出阻抗爲無窮小,差模輸入電壓爲0,輸入電流爲0,失調電壓,失調電流均爲0。


兩個重要特性:

  • 虛短:正負輸入端電壓相等

  • 虛短:正負輸入端電流爲0