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运算放大器常见指标及重要特性解析
文章来源:永阜康科技 更新时间:2020/1/16 10:59:00
输入失调电压(Offset Voltage,VOS)
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:1 V 以下,属于极优秀的。100 V 以下的属于较好的。最大的有几十 mV。 

对策:
1、选择 VOS 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 IB1=IB2,那么选择 R1=R2//RF,可以使电流形成的失调电压会消失。但实际中 IB1=IB2 很难满足  

失调电压漂移(Offset Voltage Drift)
定义:当温度变化( V/°C)、时间持续( V/MO)、供电电压( V/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:
1、 就是选择高稳定性,也就是上述漂移系数较小的运放。 

2、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。

  

输入偏置电流(Input bias current, IB)
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:60fA~100 A。

  

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 IB 较小的放大器。

  

输入失调电流(Input offset current, IOS)

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:20fA~100 A。Ib=Ib1-Ib2

 

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(Noise)
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 datasheet 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(Input Voltage Range)
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 Rail-to-rail input,或 RRI。

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。

  

输出电压范围(VOH/VOL 或者 Swing from rail)
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 Rail-to-rail output,或 RRO。

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) RRIO(输入输出均轨至轨)



 
 
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