关于运放的选型参数

需要选型一款功放，对比着立创商城看参数，有些迷……。记录一下。

运放的一般知识：

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。

注：

 dB(Decibel，分贝) 是一个纯计数单位，本意是表示两个量的比值大小，没有单位。 在工程应用中经常看到貌似不同的定义方式（仅仅是看上去不同）。对于功率，dB = 10*lg(A/B)。对于电压或电流，dB = 20*lg(A/B)。此处A，B代表参与比较的功率值或者电流、电压值。 dB的意义其实再简单不过了，就是把一个很大（后面跟一长串0的）或者很小（前面有一长串0的）的数比较简短地表示出来。

如（此处以功率为例）：
　　X = 100000 = 10^5
　　X(dB) = 10*lg(X) dB= 10*lg(10^5) dB= 50 dB
　　X = 0.000000000000001 = 10^-15
　　X(dB) = 10*lg(X) dB= 10*lg(10^-15) dB= -150 dB
　　一般来讲，在工程中，dB和dB之间只有加减，没有乘除。而用得最多的是减法：dBm 减 dBm 实际上是两个功率相除，信号功率和噪声功率相除就是信噪比（SNR）。比如：30dBm - 0dBm = 1000mW/1mW = 1000 = 30dB。dBm 加 dBm 实际上是两个功率相乘，没有实际的物理意义。

 

选型时需要注意的参数：

1、运放供电。

single-supply Operation：2.7V to 5.5V，根据自己所需要的电路供电电压和输出电压，先判断运放的供电电压是否满足。

2、轨到轨

rail to rail input and output：运放是否是轨到轨输出，这个决定能否满量程的跟随您所需要的信号，否则您需要对运放电路进行处理。例如LM2902D就不是轨到轨。

3、带宽

Wide Bandwidth：1MHZ，这个也需要注意，如果您驱动高速模拟信号输出，那么这个就得注意频率是否在带宽内，不然会造成信号失真（幅值）。

4、驱动电流

Output Current：Iout、Isc:15mA，±20mA。这个决定您的驱动能力，即驱动负载能力，如果负载过大将会导致运放失调，输出电压不再准确。

以上是常见的一些最直观的参数。

以下还有一些更详细的，反应运放性能指标的参数：

1、输入失调电压 VIO（input offset voltage）：

     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。一般Vos约为1~10mV，高质量的运放Vos在1mV以下。

2、输入失调电压温漂（Input Offset Drift with Temperature）：ΔVOS/ΔTA

     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/℃

3、输入失调电流 IIO（input offset current）

     当运放的输出直流电压为零时，其两输入端偏置电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电流越小。

4、输入失调电流温漂：

     在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。它是指II0 在规定工作范围内的温度系数，也是衡量运放受温度影响的重要指标，通常约为（1～50）nA/C，高质量的约为几个pA/C。

 

以上是运放的一些静态参数需要关注的地方。下面谈谈运放的动态参数指标。

1、差模开环直流电压增益 (open loop voltage gain) ：

    差模开环直流电压增益定义为当运放工作于线性区时，运放输出电压与差模电压输入电压的比值。由于差模开环直流电压增益很大，大多数运放的差模开环直流电压增益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。一般运放的差模开环直流电压增益在 80~120dB之间。实际运放的差模开环电压增益是频率的函数，为了便于比较，一般采用差模开环直流电压增益。

2、共模抑制比 (common mode rejection ratio) ：

     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。目前电源电压抑制比只能做到80dB左右。所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时，运放的电源需要作认真细致的处理。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。

3、转换速率 (压摆率)(slew rate)SR：

运放转换速率定义为，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。

☆：电源抑制比：PSRR（power supply rejection ratio）

     PSRR是反映电源的供电电压的纹波对输出电压的影响的重要参数。PSRR值越高越好。

     计算公式为PSRR = 20log[(Ripple(in) / Ripple(out))]。例如：AD8541的的PSRR典型值75.假设供电电源纹波为20mV，那么反映到输出电压的纹波为3.6uV（自行计算）。

 

以上是运放的常见基本参数，下面对运放的一些其他参数和性能做解释。

→建立时间：

     建立时间定义为，在额定的负载时，运放的闭环增益为1 倍条件下，将一个阶跃大信号输入到运放的输入端，使运放输出由0 增加到某一给定值的所需要的时间。由于是阶跃大信号输入，输出信号达到给定值后会出现一定抖动，这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同的输出精度，稳定时间有较大差别，精度越高，稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标，用于大信号处理中运放选型。

→输出阻抗：

     输出阻抗定义为，运放工作在线性区时，在运放的输出端加信号电压，这个电压变化量与对应的电流变化量的比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环测试。

→单位增益带宽GB：

     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以后，可以计算出单位增益带宽，用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。