1、失调电压Vos
定义:将运放输入端接地,理想运放输出为零,但实际的运放输出不为零。将实际运放的输出电压除以增益所得到的等效输入电压称为失调电压。
影响因素:温度(对应失调电压温漂)、电源波动(对应电源抑制比)
影响结果:运算放大器输出结果同理论值存在偏差,并且由于受温度和电源波动的影响,此误差并不是固定值。注意:Vos为直流偏置,直接叠加在输出上,因此如果是交流信号不必过多担心该值,但是需要考虑是否叠加后超过供电电压导致信号失真。
当图4中输出受到Vos影响时:Vout=(1+R2/R1)×(Vos+Vin)
图1:反向放大电路
2、偏置电流IB
定义:当运放输出直流电压为零时,运放两个输入端流进或者流出直流电流的平均值
图2偏置电流和失调电流示意图
影响因素:制造工艺,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;场效应管做输入级,输入偏置电流一般低于1nA。
影响结果:运算放大器输出结果同理论值存在偏差,参照图1,受偏置电流Ib影响得到的偏置电压为:VB=R1*R2/(R1+R2)*Ib
对应得到的输出为:Vout=R1*R2/(R1+R2)*Ib+Vin。
可以通过在同相端增加匹配电阻:R3= R1*R2/(R1+R2),实现误差消除。
3、失调电流Ios
定义:当运放输出直流电压为零时,运放两个输入端流进或者流出直流电流的差值
影响因素:制造工艺,很难保证两个输入端口的偏置电流相等
影响结果:同样在运放输出信号引入误差,如图一中计算受到失调电流影响的输出结果为
Vout=(1+R2/R1)×(Ios*R2+Vin)
4、增益带宽积GBP(Gain Band with Product)
定义:在某频率下测量的开环电压增益与测量频率的乘积,GBP=FH*AM如图所示,其中频率为fH运放增益衰减为-3dB时带宽,ft时为单位增益带宽。
影响因素:运放内容结电容的频率响应特性导致的。
影响结果:该参数表明在设计过程中必须考虑放大增益倍数同信号频率之间的关系,高频信号增益大小受限,必须选用GBP参数较大的运放
5、共模抑制比CMRR(Common Mode Rejection Ratio)
定义:放大器对差模信号的电压放大倍数Aud与对共模信号的电压放大倍数Auc之比,CMRR=Aud/Auc或者表示为CMR=20lgAud/Auc(dB)。
影响因素:电路对称性(失调电流等参数)、线性工作范围
影响结果:这一参数是为了说明差分放大电路抑制共模信号及放大差模信号的能力,抑制共模输入的干扰信号提高信噪比。
6、失调电压温漂αVOS
定义:芯片承受温度范围内,输入失调电压的变化与温度变化的比值
影响因素:温度
影响结果:失调电压发生变化,导致运放输出受到干扰,如果是直流信号后面跟A/D,直接影响最后检测结果。
7、转换速度SR(Slew Rate)
定义:也称为压摆率,将一个大信号(包括阶跃信号)输入至运放输入端,运算放大器输出电压的上升速率,单位有通常有V/s,V/ms和V/μs。压摆率的数学定义:SR=2×pi×f×Vpk
式中:f为最大频率,一般认为是带宽;Vpk是放大输出信号的最大峰峰值。
影响结果:评价运放对信号变化速度的适应能力,是衡量运放在大幅度信号作用时工作速度的参数。当输入信号变化斜率的绝对值小于SR时,输出电压才按线性规律变化。

二、归类选型

看完常见的运放参数,大家其实心里面已经有一个初步的概念了,也大致知道如何确定一个运放的特性,那么下面帮大家对运放的要求进行归类,同时对照上面参数,帮助大家更好的去建立一个整体思维,按照顺序思考归类,更加方便记忆哦:
1、输入信号类型
问己:交流还是直流?差分还是单端?低频还是高频?
判断:直流注意失调电流、失调电压参数;差分输入判断是否选择仪表放大器;高频交流注意增益带宽积GBD和转换速度SR;
2、精度要求
算参:根据精度要求,重点计算失调电压、偏置电流、失调电流以及共模抑制比对精度影响,判断是否选用高阻运放或者是精密运放。
3、环境条件
问己:温度极端否?温度变化剧烈否?电源波动严重否(用了DCDC或者模数分割没做好,这些坑我都踩过)?
算参:看看运放温度量程;注意温漂参数影响;注意电源纹波抑制比PSRR参数(没列出来,可望文生义);
4、其他要求
1)通道数:如果是多级在确定其他指标前提下选用多通道运放;
2)单/双电源:选轨对轨信号失真小,可满幅值输出;
3)功率大小:高压或大电流选用专用功率运放;

三、常用运放特点赏析

参数和要求不知道大家能不能结合起来完成记忆,记不住的话就快快把本文收藏起来吧。
下面又要加餐了,我在此按照厂商的排列方式列出了五种不同类型的运算放大器,并且把他们各自的特点明明白白的写出来啦,大家对照自己在第二章提出的要求按图索骥吧。
1、通用运放
高性价比:要求均不高的电路,或者仅对功耗、带宽等单一条件有要求。
2、精密运放
基操:低失调电压,小于1mV。
其他:低温漂;低噪声;低功耗;宽带宽。
3、高速运放
基操:增益带宽积50MHz~8GHz(数据来源于TI)
其他:低功耗、低噪声SNR。
可选:高输入阻抗需求和全差分。
4、音频运放
基操:总谐波失真加噪声(THD+N,感兴趣童鞋可以自行了解);超低噪声(高保真);低功耗(高续航);小封装(毕竟耳机用)
其他:汽车电子;通道数等等,价格较高
5、功率运放(看负载)
基操:高电压;高电流;小封装
可选:通道数;带宽

最后:

再来跟着思维导图回顾一遍本文内容吧:
图3:运放选型速记思维导图
回顾一下你之前做过的项目,你用的运放是什么类型的呢?欢迎在评论区回复我哦。
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