运放关键参数及选型原则.docx
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运放关键参数及选型原则
运放关键参数及选型原则
运放参数解释及常用运放选型
集成运放的参数较多，其中主要参数分为直流指标和交流指标，外加所有芯片都有极限参数。
本文以NE5532为例，分别对各指标作简单解释。
下面内容除了图片从NE5532数据手册上截取，其它内容都整理自网络。
极限参数
主要用于确定运放电源供电的设计（提供多少V电压、最大电流不能超过多少），NE5532的极限参数如下：
直流指标
运放主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。
NE5532的直流指标如下：
输入失调电压Vos
输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间所加的补偿电压。
输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小。
输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。
输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入失调电压在±1~10mV之间；采用场效应管做输入级的，输入失调电压会更大一些。
对于精密运放，输入失调电压一般在1mV以下。
输入失调电压越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。
所以对于精密运放是一个极为重要的指标。
输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）ΔVos/ΔT
输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化的比值。
这个参数实际是输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小。
一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间，精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。
输入偏置电流Ios
输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏置电流平均值。
输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。
Inputbiascurrent（偏置电流）是运放输入端的固有特性，是使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端电流的平均值。
偏置电流biascurrent就是第一级放大器输入晶体管的基极直流电流。
这个电流保证放大器工作在线性范围,为放大器提供直流工作点。
输入偏置电流与制造工艺有一定关系，其中双极型工艺（即上述的标准硅工艺）的输入偏置电流在±10nA~1μA之间；采用场效应管做输入级的，输入偏置电流一般低于1nA。
偏置电流值也限制了输入电阻和反馈电阻数值不可以过大,使其在电阻上的压降与运算电压可比而影响了运算精度。
或者不能提供足够的偏置电流,使放大器不能稳定的工作在线性范围。
如果设计要求一定要用大数值的反馈电阻和输入电阻,可以考虑用J-FET输入的运放。
同样是电压控制的还有MOSFET器件,可以提供更小的输入漏电流。
在设计高精度直流放大放大器或选用具有较大输入偏置电流的运放时，必须使运放两端直流通道电阻相等，这样子才能平衡输入偏置电流。
Inputoffsetcurrent（失调电流）是运放两输入端的偏置电流差，是由于输入差分对管的不对称性所致，是使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端电流之差。
由于目前多数运放的输入级都存在有不同形式的偏置电流补偿，故偏置电流的量级大为降低，以至于相对失调电流来说显得不那么重要。
再加上失调电压的影响，所以通常就不会单独考虑偏置电流的问题，这也就是一般不加偏置电流补偿电阻的原因。
失调电流与偏置电流的的区别
从上图可以看出，输入的内部是三极管或者mos管，要想三极管工作在线性放大区域，必须提供合适的偏置电压和电流。
但由于两个管子不可能完全一样，所以两个基极电流的差（Ib1-Ib2），就是输入失调电流。
而两个管子的基极电流的平均值（（Ib1+Ib2）/2），就是输入偏置电流。
输入失调电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）ΔIos/ΔT
最大共模输入电压Vcm
最大共模输入电压定义为，当运放工作于线性区时，在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。
一般定义为当共模抑制比下降6dB是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。
最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围，在有干扰的情况下，需要在电路设计中注意这个问题。
共模抑制比CMRR
共模抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放差模增益与共模增益的比值。
共模抑制比是一个极为重要的指标，它能够抑制差模输入中的共模干扰信号。
由于共模抑制比很大，大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多，用数值直接表示不方便比较，所以一般采用分贝方式记录和比较。
一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。
共模抑制比定义为当运算放大器工作于线性区时，运算放大器的差模增益与共模增益之比值。
共模抑制比是一个极为重要的指标，它表示了差模输入时抑制共模干扰信号能力，是衡量了运算放大器对输入信号共模信号的隔离能力。
共模信号是信号线对地的电压，差模信号是信号线之间的电压。
放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子。
当两个输入端子的输入信号分别为U1和U2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号。
抑制共模信号的作用
任何信号都可以分解为共模信号和差模信号。
共模信号是作用在差分放大器或仪表放大器两个输入端的相同信号，通常是由于线路传导和空间磁场干扰产生的，不携带有效信息，是不希望出现的信号。
主要表现为：
1）单线传输时，地电位差异引起的共模信号，会叠加在信号上形成共模干扰，造成原始信号失真;
2）双线传输时，有效信号是差模信号，共模信号是无效信号。
如果共模信号被放大很多，会影响到真正需要放大的差模信号。
共模抑制比120dB与60dB区别大吗？
比如输出差模信号1V，差模增益1，理论测试结果为1V。
但若存在100V共模电压，120dB共模抑制比衰减倍数为0.000001，此时测试误差为0.1mV,而60dB共模抑制比衰减倍数为0.001，测试误差为100mV。
也就是说，共模抑制比60dB的测试误差会是120dB测试误差的1000倍。
电源电压抑制比PSRR
电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时，运放输入失调电压随电源电压的变化比值。
电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。
对于电源电压抑制比低的运放，运放的电源需要作认真细致的处理,否则电源的纹波会引入到输出端。
当然，共模抑制比高的运放，能够补偿一部分电源电压抑制比，另外在使用双电源供电时，正负电源的电源电压抑制比可能不相同
输出峰-峰值电压Vout：
输出峰-峰值电压定义为，当运放工作于线性区时，在指定的负载下，运放在当前大电源电压供电时，运放能够输出的最大电压幅度。
除低压运放外，一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。
一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压，这是由于输出级设计造成的，现代部分低压运放的输出级做了特殊处理，使得在10k?
负载时，输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内，所以称为满幅输出运放，又称为轨到轨（raid-to-raid）运放。
需要注意的是，运放的输出峰-峰值电压与负载有关，负载不同，输出峰-峰值电压也不同；运放的正负输出电压摆幅不一定相同。
对于实际应用，输出峰-峰值电压越接近电源电压越好，这样可以简化电源设计。
但是现在的满幅输出运放只能工作在低压，而且成本较高。
GainBandwidthProduct增益带宽积
放大器的增益带宽积（指定为GBWP，GBW，GBP或GB）是放大器带宽和带宽增益的乘积.
假设运算放大器的增益带宽积为1MHz，它意味着当频率为1Mhz时，器件的增益下降到单位增益。
即此时A=1。
同时说明这个放大器最高可以以1MHz的频率工作而不至于使输入信号失真。
由于增益与频率的乘积是确定的，因此当同一器件需要得到10倍增益时，它最高只能够以100kHz的频率工作。
交流指标
运放主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。
交流指标中有许多很重要的参数，尤其单位增益带宽和压摆率，分别在小信号和大信号运放选型中尤其有用。
输出阻抗Rout
输入阻抗反映运放输出端带负载能力，越小越好。
开环增益Av
开环条件下运放能达到的最大增益。
开环带宽
开环带宽定义为，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db（或是相当于运放的直流增益的0.707）所对应的信号频率。
这用于很小信号处理。
NE5532数据手册中貌似没有这项参数。
单位增益带宽GB（NE5532中使用增益带宽积GBW衡量）
单位增益带宽定义为，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db（或是相当于运放输入信号的0.707）所对应的信号频率。
单位增益带宽是一个很重要的指标，对于正弦小信号放大时，单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积，换句话说，就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益以后，可以计算出单位增益带宽，用以选择合适的运放。
这项参数用于小信号处理中运放选型。
压摆率（转换速率）SR
运放接成闭环条件下，将一个大信号（含阶跃信号）输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速率。
由于在转换期间，运放的输入级处于开关状态，所以运放的反馈回路不起作用，也就是转换速率与闭环增益无关。
转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标，对于一般运放转换速率SR<=10V/μs，高速运放的转换速率SR>10V/μs。
目前的高速运放最高转换速率SR达到6000V/μs。
这用于大信号处理中运放选型。
全功率带宽
在额定的负载时，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端，使运放输出幅度达到最大（允许一定失真）的信号频率。
这个频率受到运放转换速率的限制。
近似地，全功率带宽=转换速率/2πVop（Vop是运放的峰值输出幅度）。
全功率带宽是一个很重要的指标，用于大信号处理中运放选型。
运放种类
低功耗运放是在通用运放的基础上大降低了功耗，可以用于对功耗有特殊要求的场所，例如手持设备。
它具有静态功耗低、工作电压可以低到接近电池电压、在低电压下还能保持良好的电气性能。
随着MOS技术的进步，低功耗运放已经不是个别现象。
低功耗运放的静态功耗一般低于1mW。
精密运放是指漂移和噪声非常低、增益和共模抑制比非常高的集成运放，也称作低漂移运放或低噪声运放。
这类运放的温度漂移一般低于1uV/摄氏度。
由于技术进步的原因，早期的部分运放的失调电压比较高，可能达到1mV；现在精密运放的失调电压可以达到0.1mV；采用斩波稳零技术的精密运放的失调电压可以达到0.005mV。
精密运放主要用于对放大处理精度有要求的地方，例如自控仪表等等。
高输入阻抗运放一般是指采用JFET型场效应管或是MOS管做输入级的集成运放，这包括了全MOS管做的集成运放。
高输入阻抗运放的输入阻抗一般大于109欧姆。
作为高输入阻抗运放的一个附带特性就是转换速度比较高。
高输入阻抗运放用途十分广泛，例如采样保持电路、积分器、对数放大器、测量放大器、带通滤波器等等。
高速运放是指转换速度较高的运放。
一般转换速度在100V/us以上。
高速运放用于高速AD/DA转换器、高速滤波器、高速采样保持、锁相环电路、模拟乘法器、机密比较器、视频电路中。
目前最高转换速度已经可以做到6000V/us。
宽带运放是指-3dB带宽（BW）比通用运放宽得多的集成运放。
很多高速运放都具有较宽的带宽，也可以称作高速宽带运放。
这个分类是相对的，同一个运放在不同使用条件下的分类可能有所不同。
宽带运放主要用于处理输入信号的带宽较宽的电路。
高压运放是为了解决高输出电压或高输出功率的要求而设计的。
在设计中，主要解决电路的耐压、动态范围和功耗的问题。
高压运放的电源电压可以高于±20VDC，输出电压可以高于±20VDC。
当然，高压运放可以用通用运放在输出后面外扩晶体管/MOS管来代替。
常用运放及参数
μA741TI单路通用运放
μA747TI双路通用运放
AD515AADI低功耗FET输入运放
AD605ADI低噪声,单电源,可变增益双运放
AD644ADI高速,注入BiFET双运放
AD648ADI精密的,低功耗BiFET双运放
AD704ADI输入微微安培电流双极性四运放
AD705ADI输入微微安培电流双极性运放
AD706ADI输入微微安培电流双极性双运放
AD707ADI超低漂移运放
AD708ADI超低偏移电压双运放
AD711ADI精密,低成本,高速BiFET运放
AD712ADI精密,低成本,高速BiFET双运放
AD713ADI精密,低成本,高速BiFET四运放
AD741ADI低成本,高精度IC运放
AD743ADI超低噪音BiFET运放
AD744ADI高精度,高速BiFET运放
AD745ADI超低噪音,高速BiFET运放
AD746ADI超低噪音,高速BiFET双运放
AD795ADI低功耗,低噪音,精密的FET运放
AD797ADI超低失真,超低噪音运放
AD8022ADI高速低噪,电压反馈双运放
AD8047ADI通用电压反馈运放
AD8048ADI通用电压反馈运放
AD810ADI带禁用的低功耗视频运放
AD811ADI高性能视频运放
AD812ADI低功耗电流反馈双运放
AD813ADI单电源,低功耗视频三运放
AD818ADI低成本,低功耗视频运放
AD820ADI单电源,FET输入,满幅度低功耗运放
AD822ADI单电源,FET输入,满幅度低功耗运放
AD823ADI16MHz,满幅度,FET输入双运放
AD824ADI单电源,满幅度低功耗,FET输入运放
AD826ADI高速,低功耗双运放
AD827ADI高速,低功耗双运放
AD828ADI低功耗,视频双运放
AD829ADI高速,低噪声视频运放
AD830ADI高速,视频差分运放
AD840ADI宽带快速运放
AD841ADI宽带,固定单位增益,快速运放
AD842ADI宽带,高输出电流,快速运放
AD843ADI34MHz,CBFET快速运放
AD844ADI60MHz,2000V/μs单片运放
AD845ADI精密的16MHzCBFET运放
AD846ADI精密的450V/μs电流反馈运放
AD847ADI高速,低功耗单片运放
AD848ADI高速,低功耗单片运放
AD849ADI高速,低功耗单片运放
AD8519ADI满幅度运放
AD8529ADI满幅度运放
AD8551ADI低漂移,单电源,满幅度输入输出运放
AD8552ADI低漂移,单电源,满幅度输入输出双运放
AD8554ADI低漂移,单电源,满幅度输入输出四运放
AD8571ADI零漂移,单电源,满幅度输入/输出单运放
AD8572ADI零漂移,单电源,满幅度输入/输出双运放
AD8574ADI零漂移,单电源,满幅度输入/输出四运放
AD8591ADI带关断的单电源满幅度输入输出运放
AD8592ADI带关断的单电源满幅度输入输出运放
AD8594ADI带关断的单电源满幅度输入输出运放
AD8601ADI低偏移,单电源,满幅度输入/输出单运放
AD8602ADI低偏移,单电源,满幅度输入/输出双运放
AD8604ADI低偏移,单电源,满幅度输入/输出四运放
AD9610ADI宽带运放
AD9617ADI低失真,精密宽带运放
AD9618ADI低失真,精密宽带运放
AD9631ADI超低失真,宽带电压反馈运放
AD9632ADI超低失真,宽带电压反馈运放
C54DSKplusTI低噪高速去补偿双路运放
L165ST3A功率运放
L272ST双通道功率运放
L2720ST低压差双通道功率运放
L2722ST低压差双通道功率运放
L2724ST低压差双通道功率运放
L2726ST低压差双通道功率运放
L2750ST低压差双通道功率运放
LF147ST宽带四J-FET运放
LF151ST宽带单J-FET运放
LF153ST宽带双J-FET运放
LF155ST宽带J-FET单运放
LF156ST宽带J-FET单运放
LF157ST宽带J-FET单运放
LF247ST宽带四J-FET运放
LF251ST宽带单J-FET运放
LF253ST宽带双J-FET运放
LF255ST宽带J-FET单运放
LF256ST宽带J-FET单运放
LF257ST宽带J-FET单运放
LF355ST宽带J-FET单运放
LF356ST宽带J-FET单运放
LF357ST宽带J-FET单运放
LM101ATI高性能运放
LM124A（ST）ST低功耗四运放
LM146ST可编程四双极型运放
LM158/AST低功耗双运放
LM224A（st）ST低功耗四运放
LM246ST可编程四双极型运放
LM258/AST低功耗双运放
LM324AST低功耗四运放
LM346ST可编程四双极型运放
LM358/AST低功耗双运放
LMV321TI低电压单运放
LMV324TI低电压四运放
LMV358TI低电压双运放
LS204ST高性能双运放
LS404ST高性能四运放
LT1013TI双通道精密型运放
LT1014TI四通道精密型运放
MC1558TI双路通用运放
MC33001ST通用单JFET运放
MC33002ST通用双JFET运放
MC33004ST通用四JFET运放
MC3303TI四路低功率运放
MC33078ST低噪双运放
MC33079ST低噪声四运放
MC33171ST低功耗双极型单运放
MC33172ST低功耗双极型双运放
MC33174ST低功耗双极型四运放
MC34001ST通用单JFET运放
MC34002ST通用双JFET运放
MC34004ST通用四JFET运放
MC3403TI四路低功率通用运放
MC35001ST通用单JFET运放
MC35002ST通用双JFET运放
MC35004ST通用四JFET运放
MC3503ST低功耗双极型四运放
MC35171ST低功耗双极型单运放
MC35172ST低功耗双极型双运放
MC35174ST低功耗双极型四运放
MC4558ST宽带双极型双运放
MCP601Microchip2.7V~5.5V单电源单运放
MCP602Microchip2.7V~5.5V单电源双运放
MCP603Microchip2.7V~5.5V单电源单运放
MCP604Microchip2.7V~5.5V单电源四运放
NE5532TI双路低噪高速音频运放
NE5534TI低噪高速音频运放
OP-04ADI高性能双运放
OP-08ADI低输入电流运放
OP-09ADI741型运放
OP-11ADI741型运放
OP-12ADI精密的低输入电流运放
OP-14ADI高性能双运放
OP-15ADI精密的JFET运放
OP-16ADI精密的JFET运放
OP-17ADI精密的JFET运放
OP-207ADI超低Vos双运放
OP-215ADI高精度双运放
OP-22ADI可编程低功耗运放
OP-220ADI低功耗双运放
OP-221ADI低功耗双运放
OP-227ADI低噪低偏移双测量运放
OP-260ADI高速,电流反馈双运放
OP-27ADI低噪声精密运放
OP-270ADI低噪音精密双运放
OP-271ADI高速双运放
op-32ADI高速可编程微功耗运放
op-37ADI低噪声,精密高速运放
op-400ADI低偏置,低功耗四运放
op-42ADI高速,精密运放
op-420ADI微功耗四运放
op-421ADI低功耗四运放
op-471ADI低噪声,高速四运放
OP07ADI超低偏移电压运放
OP07CTI高精度,低失调,电压型运放
OP07DTI高精度,低失调,电压型运放
OP07YTI高精度,低失调,电压型运放
OP113ADI低噪声,低漂移,单电源运放
OP162ADI15MHz满幅度运放
OP176ADI音频运放
OP177ADI超高精度运放
OP181ADI超低功耗,满幅度输出运放
OP183ADI5MHz单电源运放
OP184ADI精密满幅度输入输出运放
OP186ADI满幅度运放
op191ADI微功耗单电源满幅度运放
OP193ADI精密的微功率运放
OP196ADI微功耗,满幅度输入输出运放
OP200ADI超低偏移,低功耗运放
OP213ADI低噪声,低漂移,单电源运放
OP249ADI高速双运放
OP250ADI单电源满幅度输入输出双运放
OP262ADI15MHz满幅度运放
OP27TI低噪声精密高速运放
op275ADI音频双运放
OP279ADI满幅度高输出电流运放
OP281ADI超低功耗,满幅度输出运放
op282ADI低功耗,高速双运放
OP283ADI5MHz单电源运放
OP284ADI精密满幅度输入输出运放
op285ADI9MHz精密双运放
op290ADI精密的微功耗双运放
op291ADI微功耗单电源满幅度运放
op292ADI双运放
OP293ADI精密的微功率双运放
op295ADI满幅度双运放
OP296ADI微功耗,满幅度输入输出双运放
op297ADI低偏置电流精密双运放
OP37TI低噪声精密高速运放
OP413ADI低噪声,低漂移,单电源运放
OP450ADI单电源满幅度输入输出四运放
OP462ADI15MHz满幅度运放
op467ADI高速四运放
op470ADI低噪声四运放
OP481ADI超低功耗,满幅度输出运放
op482ADI低功耗,高速四运放
OP484ADI精密满幅度输入输出运放
op490ADI低电压微功率四运放
op491ADI微功耗单电源满幅度运放
op492ADI四运放
OP493ADI精密的微功率四运放
op495ADI满幅度四运放
OP496ADI微功耗,满幅度输入输出四运放
op497ADI微微安培输入电流四运放
op77ADI超低偏移电压运放
op80ADI超低偏置电流运放
OP90ADI精密的微功耗运放
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