硬件电路设计--运算放大器（一）参数和分类
文章目录
- 前言
- 一、运放分类
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- 1.1 功能分类
- 1.2 按单颗IC封装
- 1.3 第一脚的判断
- 二、运放参数
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- 2.1 理想运放
- 2.2 实际运放
- 2.3 ==数据手册中的重要参数==
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- ==2.3.1 供电电压Vs（power supply）==
- 2.3.2 ==虚短虚断==
- 2.3.3 输入偏置电流Ib
- 2.3.4 噪声Vn
- 2.3.5 静态电流IQ
- 2.3.6 输入失调电压Vos
- 2.3.7 输入失调电压温漂dVos/dT
- ==2.3.8 增益带宽积（GBW也叫GBP）==
- ==2.3.9 电压转换速率（Slew Rate）缩写SR简称压摆率==
- 2.3.10 输入电压范围
- 2.3.11 输出电压范围
- 2.3.12 轨道轨
- 2.3.13 短路电流Isc
- 2.3.14 运放的输入阻抗
前言
硬件电路设计–电子器件（一）
硬件电路设计–电子器件（二）
一、运放分类
1.1 功能分类
运放按功能分为通用运放与专用运放（高速运放、精密运放、低B运放等）
1.2 按单颗IC封装
单一运放、双运放、三运放、四运放等形式
单一运放
5脚
5脚
8脚
双运放
三运放
四运放
1.3 第一脚的判断
正着看丝印，左下角就是一号角
二、运放参数
读懂运放生产商提供的DATASHEET是用好一款运放的先决条件。
2.1 理想运放
2.2 实际运放
2.3 数据手册中的重要参数
2.3.1 供电电压Vs（power supply）
- 所有的运放都可以单电源也可以双电源
- 有些运放供电电压可能高达±600V
- 些运放的供电电压可能最高只能是土3V
- 使用运放前一定要仔细阅读该运放的官方 datasheet。
- 双电源供电的运放，正负电源尽量同加入，否则容易损坏运放。
- 且不要带电接线、拔线或改线等。
2.3.2 虚短虚断
虚断是任何条件下都成立，虚短是要在负反馈条件下才成立
虚短
虚断
2.3.3 输入偏置电流Ib
当进行精密电流检测，或者是光电二极管之类的。再关注Ib
理想运算放大器虚断，流入反向输入端与同向输入端的电流本应该为零。但是实际的运算放大器流入反向输入端与同向输入端的电流不为零，输入偏置电流IB(Input Bias Current)
IB=[(Ib+)+(Ib-)]/2
IOS(Input Offset Current)定义为两个电流的差。IOS=(b+)-(Ib-)
此参数越小越好
用光电二极管来检测光的强度，光电二极管的电流很小，所以RF需要用很大的电阻(GΩ或者T欧姆级别的电阻)来提取微弱电流。
同时由于电流非常微弱，为了防止VCC与VCC的供电电源在反向输入端产生的感应电动势会对检测的电流产生影响可以采用GUARD RING(保护环)技术。
2.3.4 噪声Vn
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噪声是固有的，随机的，本身无法消除的。
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噪声越小越好。
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在放大小信号时，必须选用低噪声运放。
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运放的噪声越小越好
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噪声单位：nV/√Hz@1kHz,很多手册中分别标出了不同频率下的噪声，@kHz是比较典型的一种。
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eg:OPA211的Vn大小为1.1 nV/VHz@1kHz
大部分运放的噪声主要是白噪声和1/f噪声两部分，其中白噪声与频率无关，1/f噪声则与频率有关，所以才有@1kHz这种说法。
2.3.5 静态电流IQ
运放在没有负载情况下的待机电流或者建立静态工作点的电流，越小越好
要求低功耗的场合要特别关注此指标。如果对功耗没有要求可以不关注此指标。
OPA369,1.1uA静态电流lq
TLV2401,0.95uA
一般低功耗运放，其它指标相应差一点点。
2.3.6 输入失调电压Vos
Vos(Input Offset Voltage)输入失调电压-由虚短可知：同相端和反相端电压相等，但是由于同相端和反相端失配而产生了固有电压差，就叫输入失调电压Vos,一般Vos约为(1~10)mV,高质量运放Vos在1mV以下。
如何消除输入失调电压？
2.3.7 输入失调电压温漂dVos/dT
该参数是指Vos在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温度影响的重要指标。
一般情况下dVos/dT约为(10~30)uV/摄氏度，高质量的可做到<0.5uV/C(摄氏度)。
2.3.8 增益带宽积（GBW也叫GBP）
当运算放大器在小信号(VPP在V以下的信号)环境下应用时，电压反馈运算放大器的带宽和增益的乘积是一个定值，即等于增益带宽积。
增益带宽积与压摆率(SR)是选择运放最重要的两个指标。这两个指标不分家
2.3.9 电压转换速率（Slew Rate）缩写SR简称压摆率
其定义是在1微秒或者1纳秒等时间里电压升高的幅度，直观上讲就是方波电压由波谷升到波峰所需时间，单位通常有V/s,V/ms,V/us和v/ns四种。
2.3.10 输入电压范围
2.3.11 输出电压范围
2.3.12 轨道轨
单电源供电，且输入信号很小时，会导致信号放大不正确，误差极大，微弱信号检测时最好的方法是双电源供电
也可以垫高输入信号，到供电电压的一半
2.3.13 短路电流Isc
2.3.14 运放的输入阻抗
选择运放输入阻抗时要考虑到被放大对象（信源）的内阻。运放的输入阻抗要远远大于信源内阻。
例如信源内阻为10kΩ，测需要选释100KΩ以上的输入阻抗才能达到90%的精度，要达到99%的精度则要选择1MΩ以上的输入阻抗。
