当前位置:文档之家› 运算放大器常见指标及重要特性

运算放大器常见指标及重要特性

输入失调电压(O f f se t V o l t a g e,V O S)
定义:在运放开环使用时,加载在两个输入端之间的直流电压使得放大器直流输出电压为0。

优劣范围:1µV 以下,属于极优秀的。

100µV 以下的属于较好的。

最大的有几十mV。

对策:1、选择V OS远小于被测直流量的放大器,2、过运放的调零措施消除这个影响3、如果你仅关心被测信号中的交变成分,你可以在输入端和输出端增加交流耦合电路,将其消除。

如果I B1=I B2,那么选择R1=R2//R F,可以使电流形成的失调电压会消失。

但实际中I B1=I B2很难满足
▶失调电压漂移(O ff s e t V o l t a g e Dr if t)
定义:当温度变化(µV/°C)、时间持续(µV/M O)、供电电压(µV/V)等自变量变化时,输入失调电压会发生变化。

后果:很严重。

因为它不能被调零端调零,即便调零完成,它还会带来新的失调。

对策:第一,就是选择高稳定性,也就是上述漂移系数较小的运放。

第二,有些运放具有自归零技术,它能不断地测量失调并在处理信号过程中把当前失调电压减掉。

第一、偏置电流如何补偿
对于我们常用的反相运算放大器,其典型电路如下:
在这种情况下,R3为平衡电阻,这样,在可以很好的保证运放的电流补偿,使正负端偏置电流相等。

若这些运算放大器知识你注意到了吗时,甚至取值更大时,会产生更大的噪声和飘逸。

但是,应大于输入信号源的内阻。

善于思考的工程师都会想到,当为同相放大器的时候,其原理又是什么呢?现在我们先回顾下同相运放的设计电路:
当计算出的Rp为负值时,需要将该电阻移动到正相端,与R1串联在输入端。

这里额外多插入一句,同相比例运放具有高输入阻抗,低输出阻抗的特性,广泛应用在前置运放电路中。

▶输入偏置电流(I np u t b i a s c u r r en t,I B)
定义:当输出维持在规定的电平时,两个输入端流进电流的平均值。

Ib=(Ib1+Ib2)/2优劣范围:60f A~100µA。

后果:第一,当用放大器接成跨阻放大测量外部微小电流时,过
大的输入偏置电流会分掉被测电流,使测量失准。

第二,当放大器输
入端通过一个电阻接地时,这个电流将在电阻上产生不期望的输入电压。

对策:为避免输入偏置电流对放大电路的影响,最主要的措施是
选择 I B较小的放大器。

第二、调零电路种种
今天运放已经发展的很迅速,附注功能各式各样,例如有些运放已经具有
了调零的外接端口,此时依据数据手册进合适的电阻选择就可以完成运放调零。

例如LF356运放,其典型电路如下:
另外一些低成本的运放或许不带这些自动调节功能,那么作为设计师的我
们也不为难,通过简单的加法电路、减法电路等可以完成固定的调零(虽然有时这种做法有隔靴挠痒的作用)。

当要进行通常在补偿电路中增加一个三极管电路,利用PN结的温度特性,完成运放的温度补偿。

例如在LF355典型电路中将三极管电路嵌入在V+和25K
反馈电阻之间。

▶输入失调电流(I np u t o f f s e t c u rr en t,I O S)
定义:当输出维持在规定的电平时,两个输入端流进电流的差值。

优劣范围:20f A~100µA。

Ib=I b1-I b2
后果:失调电流的存在,说明两个输入端客观存在的电流有差异,无法用外部电阻实现匹配抵消偏置电流的影响。

▶噪声指标(N o i s e)
运放常见的噪声根源有两类,一类为1/f 噪声,其电能力密度
曲线随着频率的上升而下降;一类为白噪声,或者叫平坦噪声,其电
能力密度曲线是一条直线,与频率无关。

如何根据da tas h ee t估算运放的噪声?
如何计算电阻的噪声??
噪声的有效值和峰峰值关系:噪声峰峰值为噪声有效值的 6.6 倍。

▶输入电压范围(I np u t V o l t a g e R an ge)
定义:保证运算放大器正常工作的最大输入电压范围。

也称为共
模输入电压范围。

当运放最大输入电压范围与电源范围比较接近时,
比如相差0.1V 甚至相等、超过,都可以叫“输入轨至轨”,表示为
R a il-t o-ra il i npu t,或R RI。

理解:运放的两个输入端,任何一个的输入电压超过此范围,都
将引起运放的失效。

注意,超出此范围并不代表运放会被烧毁,但绝
对参数中出现的此值是坚决不能超过的。

第三、相位补偿如何选择
当我们阅读一个集成运放数据手册的时候,会发现集成运放的内部其实是
一个多级的放大器,因此,不可避免的对系统引入了极点使得电路需要进行相
位补偿。

通常采用超前补偿、滞后补偿和滞后-超前补偿。

所谓的超前补偿就是相移减小的补偿,通俗的讲就是使电路出现零点,在
该频率处的输出信号比输入信号的相位超前45°。

通过计算将出现极点的频率
点人工设计出一个零点,从而使系统变得稳定。

滞后补偿通常可以理解为使相移增大的补偿。

可以使主极点频率降低,使放大器频带变窄,这样,就可以使运放电路在有限的带宽内只有一个极点,使运放电路变得容易调整。

第三种就是超前-滞后补偿,即采用合适的方法来处理运放单元。

总之,万变不离其踪。

▶输出电压范围(V OH/V O L或者S w i n g f r o m r a i l)
定义:在给定电源电压和负载情况下,输出能够达到的最大电压
范围。

当运放的输出范围已经接近于电源电压范围时,就自称“输出
轨至轨”,表示为 R a il-t o-ra il o utp u t,或RR O。

理解:在没有额外的储能元件情况下,运放的输出电压不可能超
过电源电压范围,随着负载的加重,输出最大值与电源电压的差异会
越大。

▶输出电压范围,或者输出至轨电压有如下特点:
1)正至轨电压与负至轨电压的绝对值可能不一致,但一般情况
下数量级相同;
2) 至轨电压与负载密切相关,负载越重(阻抗小) 至轨电压越大;
3)至轨电压与信号频率相关,频率越高,至轨电压越大,甚至会
突然大幅度下降;
4)至轨电压在 20mV以内,属于非常优秀。

5) R RI O(输入输出均轨至轨)
第四、容性负载该怎么处理
在平时的电子电路设计中,会由于不小心或者不注意负载的特性,而使电
路变得震荡,这时,我们就应该注意负载的特性了。

通常情况下,当负载为容性,通过估计其电容值小于2000pF时,通过在负
载和运放的输出端串联一个小的电阻来消除震荡。

电阻R2的大小为10-300Ω
之间。

当负载较大时,我们采用如下的方案进行消除:
补偿电容C2与反馈电阻R3构成超前补偿网络,形成新的零点,抵消容性负载Cl和运放输出电阻Ro构成的新极点,从而达到消除震荡的目的。

此时的补偿电容C2大小为C2=Cl(Ro+Rk)/R3 ,Rk取经验值10-300Ω。

相关主题