運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱運(yùn)放，是電子工程師經(jīng)常遇到的器件，電路中用來(lái)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)理以便后繼單元處理。準(zhǔn)確理解運(yùn)放的常見(jiàn)參數(shù)和正確選用合適的運(yùn)放是對(duì)硬件工程師基本的要求。本文介紹了運(yùn)放的常見(jiàn)參數(shù)，并以工采網(wǎng)代理的國(guó)產(chǎn)品牌Ruimeng?TECHNOLOGY推出的低噪聲運(yùn)算放大器 - MS8312為例對(duì)各項(xiàng)參數(shù)作簡(jiǎn)單解釋。

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)。在講解交直流指標(biāo)之前先看一下所有芯片都涉及的極限參數(shù)。

1、低噪聲運(yùn)算放大器極限參數(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、大電流不能超過(guò)多少）。

MS8312的極限參數(shù)如下：

2、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(jiǎn)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(jiǎn)稱輸入失調(diào)電流溫漂）、差模開(kāi)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、大共模輸入電壓、大差模輸入電壓。MS8312的直流指標(biāo)如下：

（1）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(shí)，兩個(gè)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(duì)稱性，對(duì)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(gè)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(shí)。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(chǎng)效應(yīng)管做輸入級(jí)的，輸入失調(diào)電壓會(huì)更大一些。對(duì)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(shí)中間零點(diǎn)偏移越小，越容易處理。所以對(duì)于精密運(yùn)放是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。

（2）輸入失調(diào)電壓的溫度漂移（簡(jiǎn)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(gè)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/℃。

（3）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(shí)，其兩輸入端的偏置電流平均值。輸入偏置電流對(duì)進(jìn)行高阻信號(hào)放大、積分電路等對(duì)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(chǎng)效應(yīng)管做輸入級(jí)的，輸入偏置電流一般低于1nA。

（4）輸入失調(diào)電流的溫度漂移（簡(jiǎn)稱輸入失調(diào)電流溫漂）ΔIos/ΔT

輸入失調(diào)電流的溫度漂移與輸入失調(diào)電壓的溫度漂移一樣，這個(gè)參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電流的補(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失調(diào)電流漂移大小。

（5）大共模輸入電壓Vcm?

共模輸入電壓定義為，當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，在運(yùn)放的共模抑制比特性顯著變壞時(shí)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(duì)應(yīng)的共模輸入電壓作為大共模輸入電壓。大共模輸入電壓限制了輸入信號(hào)中的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(gè)問(wèn)題。

（6）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(shí)，運(yùn)放差模增益與共模增益的比值。共模抑制比是一個(gè)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(hào)。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(wàn)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。

（7）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(shí)，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(duì)運(yùn)放輸出的影響。對(duì)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(huì)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(shí)，正負(fù)電源的電源電壓抑制比可能不相同。

（8）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(shí)，在指定的負(fù)載下，運(yùn)放在當(dāng)前大電源電壓供電時(shí)，運(yùn)放能夠輸出的大電壓幅度。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(jí)設(shè)計(jì)造成的，現(xiàn)代部分低壓運(yùn)放的輸出級(jí)做了特殊處理，使得在10kΩ負(fù)載時(shí)，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(duì)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(jiǎn)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。

（9）輸入阻抗Rin??

輸入阻抗反映輸入對(duì)運(yùn)放性能的影響，選擇運(yùn)放時(shí)輸入阻抗越大越好。

3、交流指標(biāo)

運(yùn)放主要交流指標(biāo)有開(kāi)環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率SR、全功率帶寬、建立時(shí)間、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。

（1）輸出阻抗Rout?

輸出阻抗反映運(yùn)放輸出端帶負(fù)載能力，越小越好。

（2）單位增益帶寬GB（MS8312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(gè)恒幅正弦小信號(hào)輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測(cè)得閉環(huán)電壓增益下降3db（或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號(hào)的0.707）所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率。

單位增益帶寬是一個(gè)很重要的指標(biāo)，對(duì)于正弦小信號(hào)放大時(shí)，單位增益帶寬等于輸入信號(hào)頻率與該頻率下的大增益的乘積，換句話說(shuō)，就是當(dāng)知道要處理的信號(hào)頻率和信號(hào)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(hào)處理中運(yùn)放選型。

（3）壓擺率（轉(zhuǎn)換速率）SR

運(yùn)放接成閉環(huán)條件下，將一個(gè)大信號(hào)（含階躍信號(hào)）輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測(cè)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(jí)處于開(kāi)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(wú)關(guān)。

轉(zhuǎn)換速率對(duì)于大信號(hào)處理是一個(gè)很重要的指標(biāo)，對(duì)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)放高轉(zhuǎn)換速率SR達(dá)到6000V/μs。這用于大信號(hào)處理中運(yùn)放選型。

不難看出在上述的MS8312的參數(shù)當(dāng)中，帶寬、SR、輸入失調(diào)電壓以及噪聲系數(shù)都是相對(duì)很優(yōu)秀的參數(shù)指標(biāo)，所以MS8312既能作為通用性的軌到軌運(yùn)放類似LMV358的功能，又有部分中高精度運(yùn)放的直流特性參數(shù)，低能到65uV的失調(diào)，再則MS8312也有出色的低噪聲高帶寬的性能，能夠勝任低噪聲運(yùn)放。正因?yàn)镸S8312全面的綜合能力，也讓它成為適用性廣，參數(shù)指標(biāo)優(yōu)秀的綜合型運(yùn)算放大器。

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