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運算放大器基本參數釋義

2022-02-17
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一、運算放大器的專(zhuan) 業(ye) 術語

1 bandwidth  帶寬:  電壓增益變成低頻時 1/ 2 )的頻率值

2  共模抑製比: common mode rejection ratio

3  諧波失真: harmonic distortion  諧波電壓的均方根值的和/基波電壓均方根值

4  輸入偏置電流: input biascurrent  兩(liang) 輸入端電流的平均值

5  輸入電壓範圍: input voltage range 共模電壓輸入範圍運放正常工作時輸入端上的電壓;

6  輸入阻抗:input impendence Rs Rl 指定時輸入電壓與(yu) 輸入電流的比值

7  輸入失調電流input offset current  運放輸出 0 時,流入兩(liang) 輸入端電流的差值;

8  輸入失調電壓 input offsetvoltage  為(wei) 了讓輸出為(wei)  0,通過兩(liang) 個(ge) 等值電阻加到兩(liang) 輸入端的電 壓值

9  輸入電阻: input resistance:任意輸入端接地,輸入電壓的變化值/輸入電流的變化值

10  大信號電壓增益: large-signal voltage gain  輸出電壓擺幅/輸入電壓

11  輸出阻抗: output impendence Rs Rl 指定時輸出電壓與(yu) 輸出電流的比值

12  輸出電阻: outputresistance  輸出電壓為(wei)  0,從(cong) 輸出端看進去的小信號電阻

13  輸出電壓擺幅: outputvoltage swing  運放輸出端能正常輸入的電壓峰值;

14  失調電壓溫漂 offset voltage temperature drift

15  供電電源抑製比: power supplyrejection  輸入失調電流的變化值/電源的變化值

16  建立時間 settlingtime  從(cong) 開始輸入到輸出達到穩定的時間;

17  擺率: slew rate 輸入端加上一個(ge) 大幅值的階躍信號的時候輸出端電壓的變化率

18  電源電流 supply current

19  瞬態響應 transient response  小信號階躍響應

20  單位增益帶寬 unity gain bandwirth  開環增益為(wei)  1 時的頻率值

21  電壓增益 voltage gain   rs rl 固定時輸出電壓/輸入電壓

 

運放各參數具體(ti) 含義(yi)

1、輸入失調電壓(Input Offset Voltage VOS若將運放的兩(liang) 個(ge) 輸入端接地,理想運放輸出為(wei) 零,但實際運放輸出不為(wei) 零。此時,用輸 出電壓除以增益得到的等效輸入電壓稱為(wei) 輸入失調電壓。其值為(wei) 數 mV,該值越小越好,較 大時增益受到限製。

  輸入失調電壓 VIO:輸入失調電壓定義(yi) 為(wei) 集成運放輸出端電壓為(wei) 零時,兩(liang) 個(ge) 輸入端之間所加 的補償(chang) 電壓。輸入失調電壓實際上反映了運放內(nei) 部的電路對稱性,對稱性越好,輸入失調電 壓越小。輸入失調電壓是運放的一個(ge) 十分重要的指標,特別是精密運放或是用於(yu) 直流放大時。 輸入失調電壓與(yu) 製造工藝有一定關(guan) 係,其中雙極型工藝(即上述的標準矽工藝) 的輸入失調 電壓在±1~10mV 之間;采用場效應管做輸入級的,輸入失調電壓會(hui) 更大一些。對於(yu) 精密運 放,輸入失調電壓一般在 1mV 以下。輸入失調電壓越小,直流放大時中間零點偏移越小, 越容易處理。所以對於(yu) 精密運放是一個(ge) 極為(wei) 重要的指標。

        2、輸入失調電壓的溫漂(Input Offset Voltage Drift),又叫溫度係數 TC VOS  一般為(wei) 數 uV/.C 輸入失調電壓的溫度漂移(簡稱輸入失調電壓溫漂) αVIO:輸入失調電壓的溫度漂移定義(yi)  為(wei) 在給定的溫度範圍內(nei) ,輸入失調電壓的變化與(yu) 溫度變化的比值。這個(ge) 參數實際是輸入失調 電壓的補充,便於(yu) 計算在給定的工作範圍內(nei) ,放大電路由於(yu) 溫度變化造成的漂移大小。一般


  運放的輸入失調電壓溫漂在±10~20μV/之間,精密運放的輸入失調電壓溫漂小於(yu) ±1μV/℃。

 

3、輸入偏置電流(Input Bias Current IBIAS

運放兩(liang) 輸入端流進或流出直流電流的平均值。 對於(yu) 雙極型運放,該值離散性較大,但卻 幾乎不受溫度影響; 而對於(yu)  MOS 型運放,該值是柵極漏電流,值很小,但受溫度影響較大。 輸入偏置電流 IIB:輸入偏置電流定義(yi) 為(wei) 當運放的輸出直流電壓為(wei) 零時,其兩(liang) 輸入端的偏置 電流平均值。輸入偏置電流對進行高阻信號放大、積分電路等對輸入阻抗有要求的地方有較 大的影響。輸入偏置電流與(yu) 製造工藝有一定關(guan) 係,其中雙極型工藝(即上述的標準矽工藝) 的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間;采用場效應管做輸入級的,輸入偏置電流一般低於(yu)  1nA

4、輸入失調電流(Input Offset Current ioses

是運放兩(liang) 輸入端輸入偏置電流之差的絕對值。

輸入失調電流 IIO:輸入失調電流定義(yi) 為(wei) 當運放的輸出直流電壓為(wei) 零時,其兩(liang) 輸入端偏置電 流的差值。輸入失調電流同樣反映了運放內(nei) 部的電路對稱性,對稱性越好,輸入失調電流越 小。輸入失調電流是運放的一個(ge) 十分重要的指標,特別是精密運放或是用於(yu) 直流放大時。輸 入失調電流大約是輸入偏置電流的百分之一到十分之一。輸入失調電流對於(yu) 小信號精密放大 或是直流放大有重要影響,特別是運放外部采用較大的電阻(例如 10k?或更大時),輸入失 調電流對精度的影響可能超過輸入失調電壓對精度的影響。輸入失調電流越小,直流放大時 中間零點偏移越小,越容易處理。所以對於(yu) 精密運放是一個(ge) 極為(wei) 重要的指標。

5、輸入電阻 Rin

運放兩(liang) 輸入端間的差動輸入電阻。

該值由微小交流信號定義(yi) ,實際影響很小,可忽略不計。而運放輸入端的共模輸入電阻是 Rin  10 1000 倍,也可忽略不計。

 

6、電壓增益 AV

也稱差動電壓增益。理想運放的 AV 為(wei) 無限大,實際運放一般也約數百 dB

差模開環直流電壓增益: 差模開環直流電壓增益定義(yi) 為(wei) 當運放工作於(yu) 線性區時,運放輸出電 壓與(yu) 差模電壓輸入電壓的比值。由於(yu) 差模開環直流電壓增益很大,大多數運放的差模開環直 流電壓增益一般在數萬(wan) 倍或更多,用數值直接表示不方便比較,所以一般采用分貝方式記錄 和比較。一般運放的差模開環直流電壓增益在 80~120dB 之間。實際運放的差模開環電壓增 益是頻率的函數,為(wei) 了便於(yu) 比較, 一般采用差模開環直流電壓增益。

 

7、最大輸出電壓 VOM

飽和前的輸出電壓稱為(wei) 最大輸出電壓,理想運放可達到滿幅度(rail to rail)輸出。

 

8、共模輸入電壓範圍 CMVR Input Common-Mode Voltage Range VICM

表示運放兩(liang) 輸入端與(yu) 地間能加的共模電壓的範圍。 VICM 等於(yu) 正、負電源電壓時為(wei) 理想 特性, 滿幅度輸出運放接近這種特性。



9、共模信號抑製比(Common Mode Rejection Ratio CMRR

在運放兩(liang) 輸入端與(yu) 地間加相同信號時,輸入、輸出間的增益稱為(wei) 共模電壓增益 AVC,則 CMRR 定義(yi) 為(wei) :

CMRR = AV/AVC

共模抑製比:共模抑製比定義(yi) 為(wei) 當運放工作於(yu) 線性區時,運放差模增益與(yu) 共模增益的比值。 共模抑製比是一個(ge) 極為(wei) 重要的指標,它能夠抑製差模輸入==模幹擾信號。由於(yu) 共模抑製比 很大,大多數運放的共模抑製比一般在數萬(wan) 倍或更多,用數值直接表示不方便比較,所以一 般采用分貝方式記錄和比較。一般運放的共模抑製比在 80~120dB 之間。

10、電源電壓抑製比(Supply Voltage Rejection Ratio SVRR

正、負電源電壓變化時, 該變化量出現在運放的輸出中,並將其換算為(wei) 運放輸入的值。 若電源變化ΔVs 時等效輸入換算電壓為(wei) ΔVin,則  SVRR 定義(yi) 為(wei) :

SVRR = ΔVs/ΔVin

 電源電壓抑製比: 電源電壓抑製比定義(yi) 為(wei) 當運放工作於(yu) 線性區時,運放輸入失調電壓隨電源 電壓的變化比值。電源電壓抑製比反映了電源變化對運放輸出的影響。目前電源電壓抑製比 隻能做到 80dB 左右。所以用作直流信號處理或是小信號處理模擬放大時,運放的電源需要 作認真細致的處理。當然,共模抑製比高的運放,能夠補償(chang) 一部分電源電壓抑製比,另外在 使用雙電源供電時,正負電源的電源電壓抑製比可能不相同。

11、消耗電流 ICC

  該電流是指運放電源端流通的電流,它隨外加電路及電源電壓而有所變化。

 

12、轉換速率(Slew Rate SR

表示運放能跟蹤輸入信號變化快慢的程度, 單位是 V/us

轉換速率(也稱為(wei) 壓擺率) SR:運放轉換速率定義(yi) 為(wei) ,運放接成閉環條件下,將一個(ge) 大信 號(含階躍信號) 輸入到運放的輸入端,從(cong) 運放的輸出端測得運放的輸出上升速率。由於(yu) 在 轉換期間,運放的輸入級處於(yu) 開關(guan) 狀態,所以運放的反饋回路不起作用,也就是轉換速率與(yu)  閉環增益無關(guan) 。轉換速率對於(yu) 大信號處理是一個(ge) 很重要的指標, 對於(yu) 一般運放轉換速  SR ,高速運放的轉換速率 SR>10V/μs。目前的高速運放最高轉換速率 SR 達到 6000V/μs。這用於(yu) 大信號處理中運放選型。

13、增益帶寬乘積(Gain Bandwidth Product GB

  表示運放電壓增益-頻率特性的參數,單位是 MHz

  單位增益帶寬 GB:單位增益帶寬定義(yi) 為(wei) ,運放的閉環增益為(wei)  1 倍條件下,將一個(ge) 恒幅正弦 小信號輸入到運放的輸入端,從(cong) 運放的輸出端測得閉環電壓增益下降 3db(或是相當於(yu) 運放 輸入信號的 0.707)所對應的信號頻率。單位增益帶寬是一個(ge) 很重要的指標,對於(yu) 正弦小信 號放大時,單位增益帶寬等於(yu) 輸入信號頻率與(yu) 該頻率下的最大增益的乘積,換句話說,就是 當知道要處理的信號頻率和信號需要的增以後,可以計算出單位增益帶寬,用以選擇合適的 運放。這用於(yu) 小信號處理中運放選型。