2022年2022年集成运放的主要技术指标 .pdf

集成运放的主要技术指标集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端，还有其他以连接电源电压等的引出端。两个输入端中，一个与输出端为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端。运算放大器的符号如下图所示。其中反相输入端和同相输入端分别用符号“ ” 和“ ” 标明。为了描述集成运放的性能，提出了许多项技术指标，现将常用的几项分别介绍如下：一、开环差模电压增益Aod Aod 是指运放在无外加反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。Aod 是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望Aod 为无穷大。 实际集成运放一般Aod 为100dB 左右，高质量的集成运Aod 可达 140dB 以上。二、输入失调电压U10 它的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。其数值表征了输入级差分对管UBE （或场效应管UGS）失配的程度，在一定程度上了反映温漂的大小。一般运放的U10值为 110mV ，高质量的在 1mV 以下。三、输入失调电压温漂U10它表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放漂的重要指标。一般运放为每度1020V，高质量的低于每度0.5 V 。这个指标往往比失调电压更为重要，因为可以通过调整电阻的阻值人为地使失调电压等于零，便却无法将失调电压的温漂调至零，甚至不一定能使其降低。四、输入失调电流I10 输入失调电流的定义是当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，即I10=|IB1-IB2|（443）用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至一百纳安，高质量的低于1nA。五、输入失调电流温漂I10名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 它代表输入失调电流的湿度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。六、输入偏置电流IIB IIB 定义是当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的平均值，这是衡量分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的值。一般集成运放的输入偏置电流愈大，其输入偏置电流约为几十纳安至1A，场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在1nA 以下。七、差模输入电阻rid 它的定义是差模输入电压UId 与相应的输入电流IId 的变化量之比，用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。 一般集成运放的差模输入电阻为几兆欧，以场效应管作为输入级的集成运放，Rid 可达 106M 。八、共模抑制比KCMR 共模抑制比的定义是开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一般也用对数表示，这个指标用以衡量集成运放抑制温漂的能力。多数集成运放的共模抑制比在80dB 以上，高质量的可达160dB。九、最大共模输入电压UIcm 表示集成运放输入端所能随的最大共模电压。如果超过此值，集成运放的共模抑制性能将显著恶化。十、最大共模输入电压UIdm 这是集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。若超过这个限度，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。十一、 3dB 带宽 ?H 表示 Aod 下降 3dB 时的频率。一般集成运放的?H 值较低，只有几赫至几千赫。十二、单位增益带宽BWG 指 Aod 降至 0dB 时的频率， 即此时开环差模电压放大倍数等于1。BWG 衡量集成运放的一项重要品质因素 增益带宽积的大小。十三、转换速率SR 转换速率是指在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率。单位为V S。这个指标描述集成运放对大幅度信号的适应能力。在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集成运放的SR 值。除了以上介绍的几项主要技术指标外，还有很多项其他指标，如最大输出电压、静态功耗及输出电阻等等，由于它们的含义比较明显，故此外不再赘述名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 运算放大器（常简称为“ 运放 ” ）是具有很高放大倍数的电路单元。在实际电路中，通常结合反馈网络共同组成某种功能模块。由于早期应用于模拟计算机中，用以实现数学运算，故得名“ 运算放大器 ” ，此名称一直延续至今。运放是一个从功能的角度命名的电路单元，可以由分立的器件实现，也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展，如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多，广泛应用于几乎所有的行业当中。编辑本段历史运算放大器最早被发明作为模拟信号的运算单元，是模拟电子计算机的基本组成部件，由真空电子管组成。第一块集成运放电路是美国仙童（fairchild ）公司发明的A741 ，在 60 年代后期广泛流行。直到今天A741仍然是各大学电子工程系中讲解运放原理的典型教材。编辑本段原理运放如上图有两个输入端a,b 和一个输出端o.也称为倒向输入端(反相输入端 ),非倒向输入端 (同相输入端 )和输出端 .当电压加U- 加在 a 端和公共端 (公共端是电压的零位,它相当于电路中的参考结点.)之间 ,且其实际方向从a 端指向公共端时,输出电压U 实际方向则自公共端指向o 端,即两者的方向正好相反.当输入电压U+加在 b端和公共端之间,U 与 U+两者的实际方向相对公共端恰好相同.为了区别起见 ,a端和 b 端分别用 -和+ 号标出 ,但不要将它们误认为电压参考方向的正负极性.电压的正负极性应另外标出或用箭头表示.反转放大器和非反转放大器如下图：一般可将运放简单地视为：具有一个信号输出端口（Out）和同相、反相两个高阻抗输入端的高增益直接耦合电压放大单元，因此可采用运放制作同相、反相及差分放大器。运放的供电方式分双电源供电与单电源供电两种。对于双电源供电运放，其输出可在零电压两侧变化，在差动输入电压为零时输出也可置零。采用单电源供电的运放，输出在电源与地之间的某一范围变化。运放的输入电位通常要求高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值。经过特殊设计的运放可以允许输入电位在从负电源到正电源的整个区间变化，甚至稍微高于正电源或稍微低于负电源也被允许。这种运放称为轨到轨（ rail-to-rail ）输入运算放大器。运放的输出电位通常只能在高于负电源某一数值，而低于正电源某一数值之间变化。经过特殊设计的运放可以允许输出电位在从负电源到正电源的整个区间变化。这种运放成为轨到轨（rail-to-rail ）输出运算放大器。运算放大器的输出信号与两个输入端的信号电压差成正比，在音频段有：输出电压=A0（E1-E2） ，其中，A0 是运放的低频开环增益（如100dB，即100000 倍） ，E1 是同相端的输入信号电压，E2 是反相端的输入信号电压。编辑本段类型按照集成运算放大器的参数来分,集成运算放大器可分为如下几类。1通用型运算放大器通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广 ,其性能指标能适合于一般性使用。例A741 （单运放）、 LM358 （双运放）、LM324 （四运放）及以场效应管为输入级的 LF356 都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。2高阻型运算放大器这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般 rid1G 1T,IB 为几皮安到几十皮安。 实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。 用 FET 作输入级 ,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、 宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130 、CA3140 等。3低温漂型运算放大器在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、 低温漂运算放大器有OP07、 OP27、 AD508及由 MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650 等。4高速型运算放大器名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 在快速 A/D 和 D/A 转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高 ,单位增益带宽BWG一定要足够大 ,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318 、A715等,其 SR=5070V/ms,BWG 20MHz 。5低功耗型运算放大器由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C 、TL-060C 等,其工作电压为 2V 18V,消耗电流为50250A 。目前有的产品功耗已达W 级,例如 ICL7600 的供电电源为1.5V,功耗为 10mW,可采用单节电池供电。6高压大功率型运算放大器运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。例如D41 集成运放的电源电压可达150V , A7 91 集成运放的输出电流可达1A。编辑本段主要参数1.共模输入电阻(RINCM) 该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比。2.直流共模抑制(CMRDC) 该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同直流信号的抑制能力。3.交流共模抑制(CMRAC) CMRAC 用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。4.增益带宽积 (GBW) 增益带宽积AOL * ? 是一个常量， 定义在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。5.输入偏置电流(IB) 该参数指运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。6.输入偏置电流温漂(TCIB) 该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。TCIB 通常以 pA/ C 为单位表示。7.输入失调电流 (IOS) 该参数是指流入两个输入端的电流之差。8.输入失调电流温漂(TCIOS) 该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。TCIOS 通常以 pA/ C 为单位表示。9.差模输入电阻 (RIN) 该参数表示输入电压的变化量与相应的输入电流变化量之比，电压的变化导致电流的变化。在一个输入端测量时，另一输入端接固定的共模电压。10.输出阻抗 (ZO) 该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信号阻抗。11.输出电压摆幅 (VO) 该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大电压摆幅的峰峰值，VO 一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。12.功耗 (Pd) 表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd 通常定义在空载情况下。13.电源抑制比 (PSRR) 该参数用来衡量在电源电压变化时运算放大器保持其输出不变的能力，PSRR 通常用电源电压变化时所导致的输入失调电压的变化量表示。14.转换速率 /压摆率 (SR) 该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大值。SR 通常以 V/ s 为单位表示，有时名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 也分别表示成正向变化和负向变化。15.电源电流 (ICC 、IDD) 该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些参数通常定义在空载情况下。16.单位增益带宽(BW) 该参数指开环增益大于1 时运算放大器的最大工作频率。17.输入失调电压(VOS) 该参数表示使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。18.输入失调电压温漂(TCVOS) 该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通常以 V/ C 为单位表示。19.输入电容 (CIN) CIN 表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容(另一输入端接地)。20.输入电压范围(VIN) 该参数指运算放大器正常工作(可获得预期结果)时，所允许的输入电压的范围，VIN通常定义在指定的电源电压下。21.输入电压噪声密度(eN) 对于运算放大器，输入电压噪声可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，eN 通常以nV / 根号 Hz 为单位表示，定义在指定频率。22.输入电流噪声密度(iN) 对于运算放大器， 输入电流噪声可以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以pA / 根号 Hz 为单位表示，定义在指定频率。编辑本段应用运算放大器是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -