• 面对30页左右的运放数据手册datasheet,你需要知道如何看懂


     1、输入失调电压(Input Offset Voltage) VOS 
       若将运放的两个输入端接地,理想运放输出为零,但实际运放输出不为零。此时,用输出电压除以增益得到的等效输入电压称为输入失调电压。    其值为数mV,该值越小越好,较大时增益受到限制。 

    2、输入失调电压的温漂(Input Offset Voltage Drift),又叫温度系数 TC VOS    一般为数uV/.C 

    3、输入偏置电流(Input Bias Current) IBIAS 
       运放两输入端流进或流出直流电流的平均值。 
       对于双极型运放,该值离散性较大,但却几乎不受温度影响;而对于MOS型运放,该值是栅极漏电流,值很小,但受温度影响较大。

    4、输入失调电流(Input Offset Current) IOS    是运放两输入端输入偏置电流之差的绝对值。 

    5、输入电阻 Rin 
       运放两输入端间的差动输入电阻。 
       该值由微小交流信号定义,实际影响很小,可忽略不计。 
       而运放输入端的共模输入电阻是Rin的10-1000倍,也可忽略不计。 

    6、电压增益 AV 
       也称差动电压增益。理想运放的AV为无限大,实际运放一般也约数百dB。 

    7、最大输出电压 VOM 
       饱和前的输出电压称为最大输出电压,理想运放可达到满幅度(rail to rail)输出。 

    8、共模输入电压范围CMVR(Input Common-Mode Voltage Range) VICM    表示运放两输入端与地间能加的共模电压的范围。 
       VICM等于正、负电源电压时为理想特性,满幅度输出运放接近这种特性。 

    9、共模信号抑制比(Common Mode Rejection Ratio) CMRR 
       在运放两输入端与地间加相同信号时,输入、输出间的增益称为共模电压增益AVC,则CMRR定义为:    CMRR = AV/AVC 

    10、电源电压抑制比(Supply Voltage Rejection Ratio) SVRR 
       正、负电源电压变化时,该变化量出现在运放的输出中,并将其换算为运放输入的值。 
       若电源变化ΔVs时等效输入换算电压为ΔVin,则SVRR定义为:    SVRR = ΔVs/ΔVin 11、消耗电流 ICC 
       该电流是指运放电源端流通的电流,它随外加电路及电源电压而有所变化。 12、转换速率(Slew Rate) SR 
       表示运放能跟踪输入信号变化快慢的程度,单位是V/us。 13、增益带宽乘积(Gain Bandwidth Product) GB    表示运放电压增益-频率特性的参数,单位是MHz。

    运算放大器的专业术语 
    1 bandwidth 带宽: 电压增益变成低频时1/(2 )的频率值 2 共模抑制比:common mode rejection ratio 
    3谐波失真:harmonic distortion 谐波电压的均方根值的和/基波电压均方根值 
    4输入偏置电流:input bias current 两输入端电流的平均值 
    5输入电压范围:input voltage range共模电压输入范围 运放正常工作时输入端上的电压; 
    6输入阻抗:input impendence Rs Rl指定时输入电压与输入电流的比值 7输入失调电流input offset current 运放输出0时,流入两输入端电流的差值; 
    8输入失调电压 input offset voltage 为了让输出为0,通过两个等值电阻加到两输入端的电压值 
    9输入电阻:input resistance:任意输入端接地,输入电压的变化值/输入电流的变化值 
    10大信号电压增益:large-signal voltage gain 输出电压摆幅/输入电压 11输出阻抗:output impendence Rs Rl指定时输出电压与输出电流的比值 12输出电阻:output resistance 输出电压为0,从输出端看进去的小信号电阻 13输出电压摆幅:output voltage swing 运放输出端能正常输入的电压峰值; 14失调电压温漂 offset voltage temperature drift  
    15供电电源抑制比:power supply rejection 输入失调电流的变化值/电源的变化值 
    16建立时间 settling time 从开始输入到输出达到稳定的时间; 
    17 摆率:slew rate输入端加上一个大幅值的阶跃信号的时候输出端电压的变化率 
    18电源电流 supply current  
    19瞬态响应 transient response 小信号阶跃响应 
    20 单位增益带宽 unity gain bandwirth 开环增益为1时的频率值 21 电压增益 voltage gain 指rs rl固定时输出电压/输入电压  

    集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标,外加所有芯片都有极限参数。本文以NE5532为例,分别对各指标作简单解释。下面内容除了图片从NE5532数据手册上截取,其它内容都整理自网络。

    极限参数

    主要用于确定运放电源供电的设计(提供多少V电压、最大电流不能超过多少),NE5532的极限参数如下:

    直流指标

    运放主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。NE5532的直流指标如下:

    输入失调电压Vos:

    · 

    输入失调电压定义为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。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间;采用场效应管做输入级的,输入失调电压会更大一些。对于精密运放,输入失调电压一般在1mV以下。输入失调电压越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。

    · 

    输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)ΔVos/ΔT:

    · 

    输入失调电压的温度漂移定义为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/℃。

    · 

    输入偏置电流Ios:

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    输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端的偏置电流平均值。输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。输入偏置电流与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入偏置电流在±10nA~1μA之间;采用场效应管做输入级的,输入偏置电流一般低于1nA。

    · 

    输入失调电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)ΔIos/ΔT:

    · 

    最大共模输入电压Vcm:

    · 

    最大共模输入电压定义为,当运放工作于线性区时,在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。一般定义为当共模抑制比下降6dB 是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。

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    共模抑制比CMRR:

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    共模抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放差模增益与共模增益的比值。共模抑制比是一个极为重要的指标,它能够抑制差模输入中的共模干扰信号。由于共模抑制比很大,大多数运放的共模抑制比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。一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。

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    电源电压抑制比PSRR:

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    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。对于电源电压抑制比低的运放,运放的电源需要作认真细致的处理, 否则电源的纹波会引入到输出端。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。

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    输出峰-峰值电压Vout:

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    输出峰-峰值电压定义为,当运放工作于线性区时,在指定的负载下,运放在当前大电源电压供电时,运放能够输出的最大电压幅度。除低压运放外,一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压,这是由于输出级设计造成的,现代部分低压运放的输出级做了特殊处理,使得在10k?负载时,输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内,所以称为满幅输出运放,又称为轨到轨(raid-to-raid)运放。需要注意的是,运放的输出峰-峰值电压与负载有关,负载不同,输出峰-峰值电压也不同;运放的正负输出电压摆幅不一定相同。对于实际应用,输出峰- 峰值电压越接近电源电压越好,这样可以简化电源设计。但是现在的满幅输出运放只能工作在低压,而且成本较高。

    · 

    输入阻抗Rin:

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    输入阻抗反映输入对运放性能的影响,选择运放时输入阻抗越大越好。

    · 

    交流指标

    运放主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。

    交流指标中有许多很重要的参数,尤其单位增益带宽和压摆率,分别在小信号和大信号运放选型中尤其有用。

    输出阻抗Rout:

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    输入阻抗反映运放输出端带负载能力,越小越好。

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    开环增益Av:

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    开环条件下运放能达到的最大增益

    · 

    开环带宽:

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    开环带宽定义为,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开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的0.707)所对应的信号频率。这用于很小信号处理。NE5532数据手册中貌似没有这项参数。

    · 

    单位增益带宽GB(NE5532中使用增益带宽积GBW衡量)

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    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。这项参数用于小信号处理中运放选型。

    · 

    压摆率(转换速率)SR:

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    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。

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    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。

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    全功率带宽:

    · 

    在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许一定失真)的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地,全功率带宽=转换速率/2πVop(Vop是运放的峰值输出幅度)。全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

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