集成運(yùn)放的參數(shù)較多,其中主要參數(shù)分為直流指標(biāo)和交流指標(biāo),外加所有芯片都有極限參數(shù)。下面分別對各指標(biāo)作簡單解釋。
極限參數(shù)
主要用于確定運(yùn)放電源供電的設(shè)計(jì)(提供多少V電壓、最大電流不能超過多少),比如NE5532的極限參數(shù)如下:
直流指標(biāo)
運(yùn)放主要直流指標(biāo)有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電壓的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電壓溫漂)、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電流溫漂)、差模開環(huán)直流電壓增益、共模抑制比、電源電壓抑制比、輸出峰-峰值電壓、最大共模輸入電壓、最大差模輸入電壓。
NE5532的直流指標(biāo)如下:
輸入失調(diào)電壓Vos:
輸入失調(diào)電壓定義為集成運(yùn)放輸出端電壓為零時,兩個輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓實(shí)際上反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對稱性,對稱性越好,輸入失調(diào)電壓越小。
輸入失調(diào)電壓是運(yùn)放的一個十分重要的指標(biāo),特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時。輸入失調(diào)電壓與制造工藝有一定關(guān)系,其中雙極型工藝(即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝)的輸入失調(diào)電壓在±1~10mV之間;采用場效應(yīng)管做輸入級的,輸入失調(diào)電壓會更大一些。
對于精密運(yùn)放,輸入失調(diào)電壓一般在1mV以下。輸入失調(diào)電壓越小,直流放大時中間零點(diǎn)偏移越小,越容易處理。所以對于精密運(yùn)放是一個極為重要的指標(biāo)。
輸入失調(diào)電壓的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電壓溫漂)ΔVos/ΔT:
輸入失調(diào)電壓的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內(nèi),輸入失調(diào)電壓的變化與溫度變化的比值。
這個參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電壓的補(bǔ)充,便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi),放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。一般運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂在±10~20μV/℃之間,精密運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂小于±1μV/℃。
輸入偏置電流iOS:
輸入偏置電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時,其兩輸入端的偏置電流平均值。輸入偏置電流對進(jìn)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。
輸入偏置電流與制造工藝有一定關(guān)系,其中雙極型工藝(即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝)的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間;采用場效應(yīng)管做輸入級的,輸入偏置電流一般低于1nA。
輸入失調(diào)電流的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電流溫漂)Δios/ΔT:
最大共模輸入電壓Vcm:
最大共模輸入電壓定義為,當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時,在運(yùn)放的共模抑制比特性顯著變壞時的共模輸入電壓。
一般定義為當(dāng)共模抑制比下降6dB 是所對應(yīng)的共模輸入電壓作為最大共模輸入電壓。最大共模輸入電壓限制了輸入信號中的最大共模輸入電壓范圍,在有干擾的情況下,需要在電路設(shè)計(jì)中注意這個問題。
共模抑制比CMRR:
共模抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時,運(yùn)放差模增益與共模增益的比值。共模抑制比是一個極為重要的指標(biāo),它能夠抑制差模輸入中的共模干擾信號。
由于共模抑制比很大,大多數(shù)運(yùn)放的共模抑制比一般在數(shù)萬倍或更多,用數(shù)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(yùn)放的共模抑制比在80~120dB之間。
電源電壓抑制比PSRR:
電源電壓抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時,運(yùn)放輸入失調(diào)電壓隨電源電壓的變化比值。電源電壓抑制比反映了電源變化對運(yùn)放輸出的影響。
對于電源電壓抑制比低的運(yùn)放,運(yùn)放的電源需要作認(rèn)真細(xì)致的處理, 否則電源的紋波會引入到輸出端。當(dāng)然,共模抑制比高的運(yùn)放,能夠補(bǔ)償一部分電源電壓抑制比,另外在使用雙電源供電時,正負(fù)電源的電源電壓抑制比可能不相同。
輸出峰-峰值電壓Vout:
輸出峰-峰值電壓定義為,當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時,在指定的負(fù)載下,運(yùn)放在當(dāng)前大電源電壓供電時,運(yùn)放能夠輸出的最大電壓幅度。除低壓運(yùn)放外,一般運(yùn)放的輸出輸出峰-峰值電壓大于±10V。
一般運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓不能達(dá)到電源電壓,這是由于輸出級設(shè)計(jì)造成的,現(xiàn)代部分低壓運(yùn)放的輸出級做了特殊處理,使得在10k?負(fù)載時,輸出峰-峰值電壓接近到電源電壓的50mV以內(nèi),所以稱為滿幅輸出運(yùn)放,又稱為軌到軌(raid-to-raid)運(yùn)放。
需要注意的是,運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓與負(fù)載有關(guān),負(fù)載不同,輸出峰-峰值電壓也不同;運(yùn)放的正負(fù)輸出電壓擺幅不一定相同。對于實(shí)際應(yīng)用,輸出峰- 峰值電壓越接近電源電壓越好,這樣可以簡化電源設(shè)計(jì)。但是現(xiàn)在的滿幅輸出運(yùn)放只能工作在低壓,而且成本較高。
輸入阻抗Rin:
輸入阻抗反映輸入對運(yùn)放性能的影響,選擇運(yùn)放時輸入阻抗越大越好。
交流指標(biāo)
運(yùn)放主要交流指標(biāo)有開環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率SR、全功率帶寬、建立時間、等效輸入噪聲電壓、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。
交流指標(biāo)中有許多很重要的參數(shù),尤其單位增益帶寬和壓擺率,分別在小信號和大信號運(yùn)放選型中尤其有用。
輸出阻抗Rout:
輸入阻抗反映運(yùn)放輸出端帶負(fù)載能力,越小越好。
開環(huán)增益Av:
開環(huán)條件下運(yùn)放能達(dá)到的最大增益。
開環(huán)帶寬:
開環(huán)帶寬定義為,將一個恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得開環(huán)電壓增益從運(yùn)放的直流增益下降3db(或是相當(dāng)于運(yùn)放的直流增益的0.707)所對應(yīng)的信號頻率。這用于很小信號處理。NE5532數(shù)據(jù)手冊中貌似沒有這項(xiàng)參數(shù)。
單位增益帶寬GB(NE5532中使用增益帶寬積GBW衡量)
單位增益帶寬定義為,運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下,將一個恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得閉環(huán)電壓增益下降 3db(或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號的0.707)所對應(yīng)的信號頻率。
單位增益帶寬是一個很重要的指標(biāo),對于正弦小信號放大時,單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積,換句話說,就是當(dāng)知道要處理的信號頻率和信號需要的增以后,可以計(jì)算出單位增益帶寬,用以選擇合適的運(yùn)放。這項(xiàng)參數(shù)用于小信號處理中運(yùn)放選型。
壓擺率(轉(zhuǎn)換速率)SR:
運(yùn)放接成閉環(huán)條件下,將一個大信號(含階躍信號)輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得運(yùn)放的輸出上升速率。由于在轉(zhuǎn)換期間,運(yùn)放的輸入級處于開關(guān)狀態(tài),所以運(yùn)放的反饋回路不起作用,也就是轉(zhuǎn)換速率與閉環(huán)增益無關(guān)。
轉(zhuǎn)換速率對于大信號處理是一個很重要的指標(biāo),對于一般運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率SR<=10V/μs,高速運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率SR>10V/μs。目前的高速運(yùn)放最高轉(zhuǎn)換速率SR達(dá)到 6000V/μs。這用于大信號處理中運(yùn)放選型。
全功率帶寬:
在額定的負(fù)載時,運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下,將一個恒幅正弦大信號輸入到運(yùn)放的輸入端,使運(yùn)放輸出幅度達(dá)到最大(允許一定失真)的信號頻率。這個頻率受到運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率的限制。
近似地,全功率帶寬=轉(zhuǎn)換速率/2πVop(Vop是運(yùn)放的峰值輸出幅度)。全功率帶寬是一個很重要的指標(biāo),用于大信號處理中運(yùn)放選型。
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