運算放大器常見指標及重要特性分析
發布時間:2019-08-14 責任編輯:xueqi
【導讀】運算放大器(簡稱“運放”)shijuyouhengaofangdabeishudedianludanyuan。zaishijidianluzhong,tongchangjiehefankuiwangluogongtongzuchengmouzhonggongnengmokuai。tashiyizhongdaiyouteshuouhedianlujifankuidefangdaqi。yixiajiangweidajiajiangjieyunsuanfangdaqichangjianzhibiaojizhongyaotexingfenxi。
輸入失調電壓(Offset Voltage,VOS)
定義:在運放開環使用時, 加載在兩個輸入端之間的直流電壓使得放大器直流輸出電壓為 0。
優劣範圍:1µV 以下,屬於極優秀的。100µV 以下的屬於較好的。最大的有幾十mV。
對策:
1 選擇 VOS遠小於被測直流量的放大器,
2 過運放的調零措施消除這個影響
3 如果你僅關心被測信號中的交變成分,你可以在輸入端和輸出端增加交流耦合電路,將其消除。

如果 IB1=IB2,那麼選擇 R1=R2//RF,可以使電流形成的失調電壓會消失。但實際中IB1=IB2很難滿足
失調電壓漂移(Offset Voltage Drift)
定義:當溫度變化(µV/°C)、時間持續(µV/MO)、供電電壓(µV/V)等自變量變化時, 輸入失調電壓會發生變化。
後果:很嚴重。因為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, jiushixuanzegaowendingxing,yejiushishangshupiaoyixishujiaoxiaodeyunfang。dier,youxieyunfangjuyouziguilingjishu,tanengbuduandiceliangshitiaobingzaichulixinhaoguochengzhongbadangqianshitiaodianyajiandiao。
輸入偏置電流(Input bias current, IB)
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~100µA。
後果:diyi,dangyongfangdaqijiechengkuazufangdaceliangwaibuweixiaodianliushi,guodadeshurupianzhidianliuhuifendiaobeicedianliu,shiceliangshizhun。dier,dangfangdaqishuruduantongguoyigedianzujiedishi,zhegedianliujiangzaidianzushangchanshengbuqiwangdeshurudianya。
對策:為避免輸入偏置電流對放大電路的影響,最主要的措施是選擇 IB較小的放大器。
輸入失調電流(Input offset current, IOS)
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。
優劣範圍:20fA~100µA。
Ib=Ib1-Ib2
後果:失調電流的存在,說明兩個輸入端客觀存在的電流有差異,無法用外部電阻實現匹配抵消偏置電流的影響。
噪聲指標(Noise)
運放常見的噪聲根源有兩類,一類為 1/f 噪聲,其電能力密度曲線隨著頻率的上升而下降; 一類為白噪聲,或者叫平坦噪聲,其電能力密度曲線是一條直線,與頻率無關。
如何根據datasheet估算運放的噪聲??
如何計算電阻的噪聲??
噪聲的有效值和峰峰值關係:噪聲峰峰值為噪聲有效值的 6.6 倍。
輸入電壓範圍(Input Voltage Range)
定義:保證運算放大器正常工作的最大輸入電壓範圍。也稱為共模輸入電壓範圍。
當運放最大輸入電壓範圍與電源範圍比較接近時,比如相差 0.1V 甚至相等、超過,都可以叫“輸入軌至軌”,表示為 Rail-to-rail input,或 RRI。
理解:yunfangdelianggeshuruduan,renheyigedeshurudianyachaoguocifanwei,doujiangyinqiyunfangdeshixiao。zhuyi,chaochucifanweibingbudaibiaoyunfanghuibeishaohui,danjueduicanshuzhongchuxiandecizhishijianjuebunengchaoguode。
輸出電壓範圍(VOH/VOL 或者 Swing from rail)
定義:在給定電源電壓和負載情況下,輸出能夠達到的最大電壓範圍。當運放的輸出範圍已經接近於電源電壓範圍時,就自稱“輸出軌至軌”,表示為 Rail-to-rail output,或 RRO。
理解:在沒有額外的儲能元件情況下,運放的輸出電壓不可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:
1) 正至軌電壓與負至軌電壓的絕對值可能不一致,但一般情況下數量級相同;
2) 至軌電壓與負載密切相關,負載越重(阻抗小) 至軌電壓越大;
3) 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;
4) 至軌電壓在 20mV 以內,屬於非常優秀。
5) RRIO(輸入輸出均軌至軌)
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