7.6 集成运算放大器的主要性能指标
集成运放的性能指标和技术参数很多，通常分为静态技术指标和动态技术指标，现分别介绍。 静态技术指标
使输出直流电压为零，在运放两输入端之间所加的补偿电压，称为输入失调电压。在理想情况下，当集成运放两输入端对地短路，即零输入时，其输出也应为零。由于制造的差异，运放的输入级并不完全对称，实际运放的输出也不是零值。它的数值表征了输入级差分管BE V 或场效应管GS V 的失配的程度。
对于双极性(三极管)工艺的运放，输入失调电压在mV 10~1±，采用场效应管作输入级的运放，IO V 会更大一些，对于精密运放，一般在1mV 以下。
2. 输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）T V IO ∆∆/
定义为在指定工作温度范围内，输入失调电压的变化量与温度的变化量之比。该参数实际上是对输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作温度范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移的大小。普通运放的温漂为C μA/20~10o ±，低温漂运放的温漂小于C μA/2o ，紧密运放的温漂值小于C /μA 03.0o 。
3. 输入偏置电流IB I
输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时(静态时)，两输入端偏置电流的平均值，以2/)(21B B IB I I I +=来表示。
从应用角度看，IB I 愈小，由信号源内阻的变化引起的输出电压变化愈小，该参数对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的场合有较大的影响。双极性运放的IB I 一般在μA 1~nA 10±，之间，采用场效应管作输入级的运放IB I 一般低于nA 1。
4. 输入失调电流IO I
指当输入电压为零时，流入两输入端的静态基极电流之差，即2/)(21B B IO I I I -=。它反映了输入级差分对管的不对称程度。普通运放的IO I 通常在μA 1.0~nA 1之间。
输入失调电流对小信号精密放大或直流放大有重要的影响，特别是当运放外部采用较大的电阻(如ΩK 10或更大时)，IO I 对精度的影响可能超过IO V 对精度的影响。
5. 输入失调电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)T I IO ∆∆/
指在指定工作温度范围内，输入失调电流的变化量与温度的变化量之比。该参数实际上是对输入失调
电流的补充。该指标一般只是在精密运放参数中给出，而且只是在用于直流信号处理或小信号处理时才需要关注。
6. 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变化的比值。它反应了电源变对输出的影响。目前，运放的电源电压抑制比只能做到dB 80左右，因此，运放用于直流信号处理或小信号处理模拟放大时，运放电源要作认真的细致的处理。
7. 最大共模输入电压max IC V
指当运放工作于线性区时，输入级能正常工作时，放大差模输入信号时允许输入的的最大共模信号，一般定义为共模抑制比下降dB 6时，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。
8. 最大差模输入电压max Id V
指运放两输入端允许加的最大输入电压差。放运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时，可能会造成输入级的损坏。
动态技术指标景德镇陶瓷名人录
1.差模开环电压增益vo A
指在标称电压及规定负载的条件下，集成运放工作在线性区，且无反馈(即开环)时，运放输出电压与差模输入电压的比值。不同功能的运放，vo A 相差悬殊。一般运放的vo A 在dB 120~dB 80之间。实际运放的vo A 是频率的函数，当输入信号的频率高于某个数值时，vo A 的数值开始下降。图7.31是μA741运放的vo A 的频率响应。
2.开环带宽)(H f BW
开环带宽BW (又称为dB 3-带宽)，是指开环差模电压增益下降dB 3时所对应的信号频率值H f 。在图7.31中，由于运放内部电容1C 的作用，741μA 的Hz 7≈H f 。普通运放的H f 只有几Hz 至几千Hz 。
3.单位增益带宽)(T G f BW
是指对应于开环电压增益vo A 频率曲线上，增益下降到dB 0(即1=vo A )时所对应的信号频率值，由图7.31可看出，当vo A 为dB 0时，其单位增益带宽MHz 4.1≈G BW 。
由于增益为1时的单位带宽即为增益带宽积，所以运放的单位增益带宽就是增益带宽积，运放的单位
增益带宽积=闭环增益⨯闭环增益带宽。这里，闭环增益是指整个电路的增益，由运放及适当元件组成的放大电路，是由用户选择适当的反馈电阻将其输出与输入连接以组成适当的负反馈。而开环增益实际上是没有反馈时运放的内部增益。由选定运放的技术
手册中给出的开环增益频率响应曲线，可得到单位增益带宽，在已知输入信号频率的情况下，可计算出该频率下电路的闭环增益。闭环增益带宽就是dB 3-带宽。下面举例说明多级运放电路中，在给定输入信号带宽时，每一级运放带宽的估算方法。
例7.5设计一个信号带宽为DC-100MHz 的放大器，其总增益为dB 34（放大倍数为50倍），电路由三级运放组成，每级运放的单位增益带宽为1GHz ，试估算每一级运放的带宽。
解：运放的增益带宽积=增益⨯(dB 3-带宽)，如果三级运放增益分配为2，5，5，它的dB 3-带宽=1000MHz/2=500MHz ，第二级，第三级的增益都是5，则它们的dB 3-带宽计算方法如下： 第二级运放的增益表达式为2
22/1||f jf A A += ，其中2f 为第二级dB 3-带宽，第三级运放的增益表达式为：3
33
/1||f jf A A += ，其中2f 为第三级dB 3-带宽，这样，级联的总增益表达式为 )
/1)(/1(||32f jf f jf A A ++= (7.6.1) 式中32A A A ⋅=
设H f 为级联放大器的dB 3-带宽，由H f 的定义，当H f f =时，式(7.5.1)可写成
2
||)/(1))/(1|
|2
3222A f f f f A H H =+⋅+ (7.6.2) 所以式（7.5.2）可写成 2])/(1[])/(1[2322=+⋅+f f f f H H
得到
2322111
f f f H += (7.6.3)
因为
氧化亚铜200MHz MHz/5100032===f f
所以
MHz 4.1412002
1=⨯=H f 第二级、第三级运放的带宽MHz 4.141≈-=L H f f 。
所以，级联的总增益为50252=⨯⨯，带宽为MHz 100MHz 140>，符合设计要求。
4. 差模输入电阻id R
指在室温及开环状态下，集成运放两输入端对差模信号所呈现的动态电阻。对于双极性运放，id R 在M Ω2~M Ω5.0之间，对于场效应管输入级运放，id R 可达Ω121010~10。
5.输出电阻o R
指运放对称输出级的输出电阻。普通运放的输出电阻小于Ω200。
6.最大差模输入电压
指运放两输入端之间所允许加的最大电压值，超过这个电压值，输入级差分对管有可能反相击穿，甚至损坏。
7.共模抑制比CMR K
指运放工作于线性区时，差模增益与共模增益的比值，通常用dB 表示，它是表征运放抑制干扰能力的参数。通用型运放的CMR K 在dB 120~dB 80之间，高精度运放可达dB 140
8. 转换速率(压摆率)SR
是指运放在闭环状态及规定负载下，输入信号（如阶跃信号）时，输出电压的最大变化速率，即
m a x
)(dt t dv SR o = μS /V (7.6.4) SR 的大小由运放内部电路构成决定，它反映的是运放在速度方面的指标，表征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工作时工作速度的参数。
黄建始设运放输入信号为
t v t v im i ωsin )(=
输出信号为
t v t v om o ωsin )(=
它的转换速率为
t V dt
t dv om o ωωcos )(= 可见，当0=t 时，正弦输出电压的转换速率达到最大值，即
max )()(===t o o dt t dv dt t dv SR om V ω=
om fV π2= (7.6.5)
为了使输出电压与输入电压呈线性变化，即不失真，必须使运放的SR 为
om t o
fV dt dv SR π20
=≥= (7.6.6)
SR 因不同运放的类型而不同，对于通用型运放，其SR 一般在V/μ/500以下，对于
高速运放，最高的SR 可达到V/μ/6000，这对于大信号处理时运放的选型是很重要的。
9. 全功率带宽P BW
式（7.5.6）表明，转换速率也可以用频率参数来表示。当SR 一定时，提高信号频率f ，输出电压幅值（峰值）om V 将成比例地减小。全功率带宽指运放输出最大幅值（峰值）电压时，说允许的最高信号频率，即
om
P V SR f BW π2max == (7.6.7) 该参数用于大信号处理中运放的选型。
7.7集成运放的种类及选择
7.7.1集成运放的分类
经过多年的发展，模拟集成运算放大器技术已经成熟，性能日益完善，品种极多，这里从运放内部电路的工作原理，电路的可控性及电性能参数等三个方面进行分类。
1. 按工作原理分类
蠡县李莎莎（1） 电压型运放漫画廊
用来实现电压放大，运放的输出回路等效成由输入电压控制的电压源。μA741、NE5532、OPA820等均属电压型运放。
（2） 电流型运放
用来实现电流放大，运放的输出回路等效成由输入电流控制的电流源。LM3900、HS3001T 、THS3091、AD811等均为这类运放。
（3）跨导型运放
将输入电压转换成输出电流，运放的输出回路等效为由输入电压控制的电流源，由于是输出电流与输入电压之比，故称为跨导。LM3080、F3080等属于这类运放。
（3）互阻型运放
将输入电流转换成输出电压，运放的输出回路等效为由输入电流控制的电压源。AD8009、AD8011属于这类产品。
电压型运放的同相输入端与反向输入端不仅结构基本相同，而且输入电阻基本相同，一般在几十K Ω至数M Ω。电流型运放的输入端是一个连接同相输入端与反向输入端的单位增益缓冲器。同相输入端
与反向输入端输入阻抗相差极大，同相输入端的输入电阻在M Ω1以上，而反相输入端的输入电阻实际几十欧姆。
电压型运放的输出电阻较小，通常在几十欧姆，而电流型运放输出电阻较大，通常在几千欧以上。
电流型运放的转换速率取决于信号边沿速率，而电压型运放的转换速率取决于电路的内部结构。在高速大信号条件下，电流型运放的转换速率远高于电压型运放。
2. 按（增益）可控性分类
（1）可变增益运放
可变增益运放分两种，一类由外接控制电压C V 来调整闭环差模增益，称为电压控制放
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议