精华内容
下载资源
问答
  • 运放的应用中,不可避免的会碰到运放输入失调电压Vos问题,尤其对直流信号进行放大时,由于输入失调电压Vos的存在,放大电路的输出端总会叠加我们不期望的误差。举个简单,老套,而经典的例子,由于输入失调电压...

    出处:

    在运放的应用中,不可避免的会碰到运放的输入失调电压Vos问题,尤其对直流信号进行放大时,由于输入失调电压Vos的存在,放大电路的输出端总会叠加我们不期望的误差。举个简单,老套,而经典的例子,由于输入失调电压的存在,会让我们的电子秤在没经调校时,还没放东西,就会有重量显示。我们总不希望,买到的重量与实际重有差异吧,买苹果差点还没什么,要是买白金戒指时,差一克可是不少的money哦。下面介绍一下运放的

    在运放的应用中,不可避免的会碰到运放的输入失调电压Vos问题,尤其对直流信号进行放大时,由于输入失调电压Vos的存在,放大电路的输出端总会叠加我们不期望的误差。举个简单,老套,而经典的例子,由于输入失调电压的存在,会让我们的电子秤在没经调校时,还没放东西,就会有重量显示。我们总不希望,买到的重量与实际重有差异吧,买苹果差点还没什么,要是买白金戒指时,差一克可是不少的money哦。下面介绍一下运放的失调电压,以及它的计算。最后再介绍一些TI的低输入失调电压运放。不足之处,多多拍砖。

    理想情况下,当运放两个输入端的输入电压相同时,运放的输出电压应为0V,但实际情况确是,即使两输入端的电压相同,放大电路也会有一个小的电压输出。如下图,这就是由运放的输入失调电压引起的。

    当然严格的定义应为,为了使运放的输出电压等于0,必需在运放两个输入端加一个小的电压。这个需要加的小电压即为输入失调电压Vos。注意,是为了使出电压为0,而加的输入电压,而不是输入相同时,输出失调电压除以增益(微小区别)。

    运放的输入失调电压来源于运放差分输入级两个管子的不匹配。如下图。受工艺水平的限制,这个不匹配是不可避免的。差分输入级的不匹配是个坏孩子,它还会引起很多其他的问题,以后介绍。

    曾经请教过资深的运放设计工程师,据他讲,两个管子的匹配度在一定范围内是与管子的面积的平方根成正比,也就是说匹配度提高为原来的两倍。面积要增加四倍,当到达一个水平时,即使再增加面积也不会提高匹配度了。提高面积是要增加IC的成本的哦。所在有一个常被使用的办法,就是在运放生产出来后,进行测试,然后再Trim(可以理解为调校了)。这样就能使运放的精度大在提高。当然,测试和Trim都是需要成本的哦。所以精密运放的价格都比较贵。这段只当闲聊,呵呵。

    我们关注输入失调电压,是因为他会给放大电路带来误差。下面就要分析它带来的误差。在计算之前,我们再认识一个让我们不太爽的参数,失调电压的温漂,也就是说,上面提到的输入失调电压会随着温度的变化而变化。而我们的实际电路的应用环境温度总是变化的,这又给我们带来了棘手的问题。下表就是在OPA376 datasheet上截取下来的参数。它温漂最大值为1uV/℃(-40℃to 85℃)。一大批运放的Vos是符合正态分布的,因此datasheet一般还会给出offset分布的直方图。

    当温度变化时,输入失调电压温漂的定义为:

    刚忘记了另一个重要的参数,就是运放输入失调电压的长期漂移,一般会给出类似uV/1000hours或uV/moth等。有些datasheet会给出这一参数。

    下面举例计算一下OPA376,在85℃时的最大失调电压,主要是两部分,一部分是25度时的输入失调电压,另一部分是温度变化引起的失调电压漂移。

    具体步聚如下图。从结果来看似1uV/℃温漂,在乘上温度变化时,就成为了误差的主导。因此,如果设计的电路在宽的温度范围下应用,需在特别关注温漂。

    Vos(85℃)= 25uV+60uV=85uV.

    如果放大电路的Gain改为100,则最大输出失调电压就为8.5mV。这是最差的情况。

    关于输入失调电压的测试在"运放参数的详细解释和分析-part2,如何测量输入偏置电流Ib,失调电流Ios"中有介绍,感兴趣的话,可以去看看。还有简单的测试方法,如下图:

    Vos = Vout/1001

    需要提醒的是,使用简易方法测试单电源运放的输入失调电压时,需要将输入端短路并提供一个低噪声的稳定电压偏置。如下图。

    TI的运放水平在全球一直处于领选地位,下面列一些TI的低温漂运放,它们的最大漂移只有0.05uV/℃。输入失调电压Vio最大值只有5uV。

     

     

    出处:part-3 输入失调电压Vos及温漂

    运放应用中,不可避免会碰到输入失调电压Vos问题。尤其对指令信号放大时,由于失调电压的存在,在输出端总会叠加我们不期望的误差。比如电子秤在没有校准时即使没有放东西,其示数也不为0就是这个问题造成的。

    理想情况下:当运放两个输入端电压相同时,其输出应该为0,但实际情况却是仍然有一个小电压输出。这就是有输入失调电压导致的,如下图:

    输入失调电压定义:为了使输出电压为0,必须在运放两个输入端加一个小电压,这个电压就是输入失调电压。

    输入失调电压来源跟输入偏置电流一样,在于运放差分输入级两个管子的不匹配。

    两个管子的匹配度在一定范围内和管子面积的平方根成正比,就是说匹配度提高到原来的两倍,面积就是原来的四倍。当达到一定水平后,增加面积也不行了。而且增加面积会增加成本,所以常用的方法是在运放生成出来后再进行测试,然后再trim(调校),这样能使运放精度大大提高。由于调试的成本导致高精度运放价格也更高。

    再说两个重要参数,首先是失调电压的温漂,即失调电压的大小会随着温度变化而变化。

    失调电压温漂定义为:△Vos / △T = [Vos(T) – Vos(25℃)] / (T - 25℃)

    还有一个就是输入失调电压的长期漂移,一般会给出类似于 uV/1000hours 或 uV/month 的单位。

    下面是计算一个运放在85℃时的最大失调电压的例子,假设温漂为 1uV/℃。

    最大失调电压分为两部分:25℃的失调电压 + 温度变化引起的温漂。如下图:

    如果将以上电路增益改为101,则输出为 8585uV,看出看似温漂 1uV/℃很小,实际输出时温漂就成了误差的主要来源,所以如果产品应用环境温差大时一定要注意温漂。

     

    需要提醒的是,使用简易方法测试单电源运放的输入失调电压时,需要将输入端短路并提供低噪声稳定电压偏置。如下图:


     

    运放参数详解

    转载出处:http://blog.csdn.net/augusdi/article/details/17491579

    一、单位增益带宽GB
            单位增益带宽定义为:运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增益后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。

     

    二、运放的带宽是表示运放能够处理交流信号的能力
            对于小信号,一般用单位增益带宽表示。单位增益带宽,也叫做增益带宽积,能够大致表示运放的处理信号频率的能力。例如某个运放的增益带宽=1MHz,若实际闭环增益=100,则理论处理小信号的最大频率1MHz/100=10KHz。
            对于大信号的带宽,即功率带宽,需要根据转换速度来计算。
            对于直流信号,一般不需要考虑带宽问题,主要考虑精度问题和干扰问题。

     

            1、运放的带宽简单来说就是用来衡量一个放大器能处理的信号的频率范围,带宽越高,能处理的信号频率越高,高频特性就越好,否则信号就容易失真,不过这是针对小信号来说的,在大信号时一般用压摆率(或者叫转换速率)来衡量。

            2、比如说一个放大器的放大倍数为n倍,但并不是说对所有输入信号的放大能力都是n倍,当信号频率增大时,放大能力就会下降,当输出信号下降到原来输出的0.707倍时,也就是根号2分之一,或者叫减小了3dB,这时候信号的频率就叫做运放的带宽 。

             3、当输出信号幅度很小在0.1Vp-p以下时,主要考虑增益带宽积的影响。
                  就是Gain Bandwidth=放大倍数*信号频率。
                  当输出信号幅度很大时,主要考虑转换速率Sr的影响,单位是V/uS。
                  在这种情况下要算功率带宽,FPBW=Sr/2πVp-p。
                  也就是在设计电路时要同时满足增益带宽和功率带宽。



    三、运放关于带宽和增益的主要指标以及定义

     

            1、开环带宽:开环带宽定义为,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的0.707)所对应的信号频率。这用于很小信号处理。

            2、单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。

            3、转换速率(也称为压摆率)SR:运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR<=10V/μs,高速运放的转换速率SR>10V/μs。目前的高速运放最高转换速率SR达到6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。

            4、全功率带宽BW:全功率带宽定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许一定失真)的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地,全功率带宽=转换速率/2πVop(Vop是运放的峰值输出幅度)。全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

            5、建立时间:建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间。由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会出现一定抖动,这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

            6、等效输入噪声电压:等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示)。对于宽带噪声,普通运放的输入噪声电压有效值约10~20μV。

            7、差模输入阻抗(也称为输入阻抗):差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻。一般产品也仅仅给出输入电阻。采用双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧;场效应管做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧。

            8、共模输入阻抗:共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号),共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下,它表现为共模电阻。通常,运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多,典型值在108欧以上。

            9、输出阻抗:输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环测试。

     


    四、运算放大器的性能指标

            1.输入失调电压VIO(input offset voltage) :输入电压为零时,将输出电压除以电压增益,再加上负号,即为折算到输入端的失调电压。亦即使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压。VIO是表征运放内部电路对称性或者反映了输入级差分对管的失配程度,一般Vos约为(1~10)mV,高质量运放Vos在1mV以下。

             2.输入失调电压温漂  :在规定工作温度范围内,输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。 该参数是指Vos在规定工作范围内的温度系数,是衡量运放温度影响的重要指标。一般情况下约为(10~30)uV/摄氏度,高质量的可做<0.5uV/C(摄氏度)。

             3.输入失调电流IIO(input offset current):在零输入时,差分输入级的差分对管基极电流之差,II0=|IB1-IB2|。用于表征差分级输入电流不对称的程度。通常,Ios为(0.5~5)nA,高质量的可低于1nA。

             4.输入失调电流温漂  :在规定工作温度范围内,输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。 它是指II0在规定工作范围内的温度系数,也是衡量运放受温度影响的重要指标,通常约为(1~50)nA/C,高质量的约为几个pA/C。

             5.输入偏置电流IB(input bias current):运放两个输入端偏置电流的平均值,确切地说是运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。   

             6.最大差模输入电压  (maximum differential mode input voltage):运放两输入端能承受的最大差模输入电压,超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。平面工艺制成的NPN管,其值在5V左右,横向PNP管的Vidmax可达+——30V以上。

             7.最大共模输入电压  (maximum common mode input voltage):在保证运放正常工作条件下,共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时,输入差分对管出现饱和,放大器失去共模抑制能力。

     

    五、运算放大器的动态技术指标

           1.开环差模电压放大倍数  (open loop voltage gain) :运放在无外加反馈条件下,输出电压与输入电压的变化量之比。

           2.差模输入电阻  (input resistance) :输入差模信号时,运放的输入电阻。 为运放开环条件下,从两个差动输入端看进去的动态电阻。

           3.共模输入电阻 Ric (common mode input resistence):它定义为运放两个输入端并联时对地的电阻。对于晶体管作输入级的集成运放来说,Ric通常比Rid高两个数量级左右。采用场效应管,输入级运算放大器Ric和Rid数值相当。

           4.共模抑制比  (common mode rejection ratio) :与差分放大电路中的定义相同,是差模电压增益  与共模电压增益  之比,常用分贝数来表示。KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)。它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。其值越大越好。通常KCMR约为(70~100)分贝,高质量的可达160分贝。

           5.-3dB带宽  (—3dB band width) :运算放大器的差模电压放大倍数  下降3dB所定义的带宽  。 其值愈大愈好。

           6.单位增益带宽  (BW?G)(unit gain band width):  下降到1时所对应的频率,定义为单位增益带宽  。与晶体管的特征频率  相类似。

           7.转换速率  (压摆率)(slew rate):又称为上升速率,反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。转换速率  的表达式为。SR越大,表示运放对高速变化的输入信号的响应能力越好。信号幅值愈大,频率愈高,要求集成运放的SR愈大。

           8.等效输入噪声电压Vn(equivalent input noise voltage):输入端短路时,输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。

     

     

    六、运放的主要参数介绍

            本节以《中国集成电路大全》集成运算放大器为主要参考资料,同时参考了其它相关资料.集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标。


            其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)、输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。


            主要交流指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗。


    1.直流指标
            输入失调电压VIO:输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时,两个输入端之间所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1~10mV之间;采用场效应管做输入级的,输入失调电压会更大一些。对于精密运放,输入失调电压一般在 1mV以下。输入失调电压越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。

     

            输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)αVIO:输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电压的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电压的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小。一般运放的输入失调电压温漂在±10~20μV/℃之间,精密运放的输入失调电压温漂小于±1μV/℃。

     

            输入偏置电流IIB:输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端的偏置电流平均值。输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响。输入偏置电流与制造工艺有一定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入偏置电流在±10nA~1μA之间;采用场效应管做输入级的,输入偏置电流一般低于1nA。

     

            输入失调电流IIO:输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端偏置电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电流越小。输入失调电流是运放的一个十分重要的指标,特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电流大约是输入偏置电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响,特别是运放外部采用较大的电阻(例如10k?或更大时),输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小,直流放大时中间零点偏移越小,越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标。

     

            输入失调电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂):输入偏置电流的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电流的变化与温度变化的比值。这个参数实际是输入失调电流的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小。输入失调电流温漂一般只是在精密运放参数中给出,而且是在用以直流信号处理或是小信号处理时才需要关注。

     

            差模开环直流电压增益:差模开环直流电压增益定义为当运放工作于线性区时,运放输出电压与差模电压输入电压的比值。由于差模开环直流电压增益很大,大多数运放的差模开环直流电压增益一般在数万倍或更多,用数值直接表示不方便比较,所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的差模开环直流电压增益在 80~120dB之间。实际运放的差模开环电压增益是频率的函数,为了便于比较,一般采用差模开环直流电压增益。
    共模抑制比:共模抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放差模增益与共模增益的比值。共模抑制比是一个极为重要的指标,它能够抑制差模输入==模干扰信号。由于共模抑制比很大,大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多,用数值直接表示不方便比较,所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的共模抑制比在80~120dB之间。

     

            电源电压抑制比:电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放输入失调电压随电源电压的变化比值。电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。目前电源电压抑制比只能做到80dB左右。所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时,运放的电源需要作认真细致的处理。当然,共模抑制比高的运放,能够补偿一部分电源电压抑制比,另外在使用双电源供电时,正负电源的电源电压抑制比可能不相同。

     

            输出峰-峰值电压:输出峰-峰值电压定义为,当运放工作于线性区时,在指定的负载下,运放在当前大电源电压供电时,运放能够输出的最大电压幅度。除低压运放外,一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±10V。一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压,这是由于输出级设计造成的,现代部分低压运放的输出级做了特殊处理,使得在10k?负载时,输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内,所以称为满幅输出运放,又称为轨到轨(raid-to-raid)运放。需要注意的是,运放的输出峰-峰值电压与负载有关,负载不同,输出峰-峰值电压也不同;运放的正负输出电压摆幅不一定相同。对于实际应用,输出峰- 峰值电压越接近电源电压越好,这样可以简化电源设计。但是现在的满幅输出运放只能工作在低压,而且成本较高。

     

            最大共模输入电压:最大共模输入电压定义为,当运放工作于线性区时,在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压。一般定义为当共模抑制比下降6dB 是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压。最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围,在有干扰的情况下,需要在电路设计中注意这个问题。

     

            最大差模输入电压:最大差模输入电压定义为,运放两输入端允许加的最大输入电压差。当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时,可能造成运放输入级损坏。

     

    2. 主要交流指标
            开环带宽:开环带宽定义为,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的0.707)所对应的信号频率。这用于很小信号处理。

     

            单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。

     

            转换速率(也称为压摆率)SR:运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出上升速率。由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR<=10V/μs,高速运放的转换速率SR>10V/μs。目前的高速运放最高转换速率SR达到 6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。

     

            全功率带宽BW:全功率带宽定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许一定失真)的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地,全功率带宽=转换速率/2πVop(Vop是运放的峰值输出幅度)。全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

     

            建立时间:建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间。由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会出现一定抖动,这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

            等效输入噪声电压:等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示)。对于宽带噪声,普通运放的输入噪声电压有效值约10~20μV。

     

            差模输入阻抗(也称为输入阻抗):差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻。一般产品也仅仅给出输入电阻。采用双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧;场效应管做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧。

     

            共模输入阻抗:共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号),共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下,它表现为共模电阻。通常,运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多,典型值在108欧以上。

     

            输出阻抗:输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环测试。

    展开全文
  • LF253DT输入运放介绍

    2019-09-15 11:48:14
    简介: 这些电路是高速JFET输入双运算放大器,在一个单片集成... 该器件具有旋转速率高、输入偏置和偏置电流小、偏置电压温度系数小等特点。  产品型号:LF253DT 商品目录:FET输入运放 工作带宽:4MHz 内含放大...

      简介:
      这些电路是高速JFET输入双运算放大器,在一个单片集成电路中集成了匹配良好的高压JFET和双极晶体管。
      该器件具有旋转速率高、输入偏置和偏置电流小、偏置电压温度系数小等特点。

      产品型号:LF253DT
      商品目录:FET输入运放
      工作带宽:4MHz
      内含放大器组数:2
      运放类型:J-FET:
      压摆率SR:16V/us
      工作温度:-40°C~105°C
      工作电压范围:±3V~16V


      技术参数:
      放大器类型:J-FET
      电路数:2
      压摆率:16V/μs
      增益带宽积:4MHz
      电流-输入偏置:20pA
      电压-输入失调:3mV
      电流-电源:1.4mA
      电流-输出/通道:40mA
      电压-电源,单/双(±):±3V~16V
      工作温度:-40°C~105°C
      安装类型:表面贴装
      封装/外壳:8-SOIC(0.154",3.90mm宽)
      供应商器件封装:8-SO

      销连接:

      订购信息:

    转载于:https://my.oschina.net/u/4062913/blog/3028425

    展开全文
  • 输入失调电流: 与输入失调电压一样, 都是描述运放差分输入的对称性的. 理想的差分输入应该是完全对称的, 但由于设计和工艺过程的偏差, 正负两个输入端的特性不会完全相同. 这两个失调参数的定义是,当输出为 0
    运放的输入偏置电流: 为了使运放输入级放大器工作在线性区, 所必须输入的一个直流电流, 在双极晶体管输入的运放, 偏置电流就是输入管的基极电流, 在 MOS 管输入的运放是指栅极漏电流.
    输入失调电流: 与输入失调电压一样, 都是描述运放差分输入的对称性的. 理想的差分输入应该是完全对称的, 但由于设计和工艺过程的偏差, 正负两个输入端的特性不会完全相同. 这两个失调参数的定义是,当输出为 0 时两个输入端的输入电压差 (失调电压) 和输入电流-即偏置电流的差 (失调电流), 显然在理想状态下它们都应该为 0.

    输入失调电流= |IB1-IB2| 输入偏置电流=1/2(IB1+IB2) IB1、IB2为输入级差放管的输入偏置电流

    2:

    运放是集成在一个芯片上的晶体管放大器, 偏置电流 bias current 就是第一级放大器输入晶体管的基极直流电流. 这个电流保证放大器工作在线性范围, 为放大器提供直流工作点. 因为运算放大器要求尽可能宽的共模输入电压范围, 而且都是直接耦合的, 不可能在芯片上集成提供偏置电流的电流源. 所以都设计成基极开路的, 由外电路提供电流. 因为第一级偏置电流的数值都很小, uA 到 nA 数量级, 所以一般运算电路的输入电阻和反馈电阻就可以提供这个电流了. 而运放的偏置电流值也限制了输入电阻和反馈电阻数值不可以过大, 使其在电阻上的压降与运算电压可比而影响了运算精度(特别对于测试微小电流的I-V运放电路来说尤其重要. 或者不能提供足够的偏置电流, 使放大器不能稳定的工作在线性范围. 如果设计要求一定要用大数值的反馈电阻和输入电阻, 可以考虑用 J-FET 输入的运放. 因为 J-FET 是电压控制器件, 其输入偏置电流参数是指输入 PN 结的反向漏电流, 数值应在 pA 数量级. 同样是电压控制的还有 MOSFET 器件, 可以提供更小的输入漏电流. 另外一个有关的运放参数是输入失调电流 offset current, 是指两个差分输入端偏置电流的误差, 在设计电路中也应考虑. 电路设计时应注意:运放的输入偏置电流是不可避免的,输入端必须有提供输入偏置电流的通路。在设计高精度直流放大放大器或选用具有较大输入偏置电流的运放时,必须使运放两端直流通道电阻相等,这样子才能平衡输入偏置电流。

    3:输入失调电流(input offset current)和输出失调电压

    如果运放两个输入端上的电压均为0V,则输出端电压也应该等于0V。但事实上,输出端总有一些电压,该电压称为失调电压VOS。如果将输出端的失调电压除以电路的噪声增益,得到结果称为输入失调电压或输入参考失调电压。这个特性在数据表中通常以VOS给出。VOS被等效成一个与运放反相输入端串联的电压源。必须对放大器的两个输入端施加差分电压,以产生0V输出

    VOS随着温度的变化而改变,这种现象称为漂移,漂移的大小随时间而变化。漂移的温度系数TCVOS通常会在数据表中给出,但一些运放数据表仅提供可保证器件在工作温度范围内安全工作的第二大或者最大的VOS。这种规范的可信度稍差,因为TCVOS可能是不恒定的,或者是非单调变化的。

    VOS漂移或者老化通常以mV/月或者mV/1,000小时来定义。但这个非线性函数与器件已使用时间的平方根成正比。例如,老化速度1mV/1,000小时可转化为大约3mV/年,而不是9mV/年。老化速度并不总是在数据表中给出,即便是高精度运放。

    理想运放的输入阻抗无穷大,因此不会有电流流入输入端。但是,在输入级中使用双极结晶体管(BJT)的真实运放需要一些工作电流,该电流称为偏置电流(IB)。通常有两个偏置电流:IB+和IB-,它们分别流入两个输入端。IB值的范围很大,特殊类型运放的偏置电流低至60fA(大约每3µs通过一个电子),而一些高速运放的偏置电流可高达几十mA。

    单片运放的制造工艺趋于使电压反馈运放的两个偏置电流相等,但不能保证两个偏置电流相等。在电流反馈运放中,输入端的不对称特性意味着两个偏置电流几乎总是不相等的。这两个偏置电流之差为输入失调电流IOS,通常情况下IOS很小。
    展开全文
  • 为解决阈值电压对电源电压和输入信号的受限...研究结果表明:当电源电压降至或者小于NMOS与PMOS的阈值电压之和时,在任何共模输入电压下,该运放都能正常工作,实现输入级的全摆幅和恒跨导;在1.3v单电源供电情形下直
  • 第一节要说明的是运放输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios。众所周知,理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios的。但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios 。我们可以用下图中的模型来说明...

    关注公众号:电子电路分析与设计
    一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数,有些易于理解,我们常关注,有些可能会被忽略了。在接下来的一些主题里,将对每一个参数进行详细的说明和分析。力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。

    输入偏置电流和输入失调电流

    第一节要说明的是运放的输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios。众所周知,理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios的。但每一颗实际运放都会有输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios 。我们可以用下图中的模型来说明它们的定义。
    在这里插入图片描述

    • 输入偏置电流Ib是由于运放两个输入极都有漏电流(我们暂且称之为漏电流)的存在。我们可以理解为,理想运放的各个输入端都串联进了一个电流源,这两个电流源的电流值一般为不相同。也就是说,实际的运放,会有电流流入或流出运放的输入端的(与理想运放的虚断不太一样)。那么输入偏置电流就定义这两个电流的平均值(共模电流)。输入失调电流,就定义为两个电流的差(差模电流)。
    • 说完定义,下面我们要深究一下这个电流的来源。那我们就要看一下运入的输入级了,运放的输入级一般采用差分输入(电压反馈运放)。采用的管子,要么是三级管(bipolar),要么是场效应管(FET)。
    • 如下图所示,对于bipolar要使其工作在线性区,就要给基极提供偏置电压或者说要有比较大的基极电流,也就是常说的三极管是电流控制器件。那么其偏置电流、失调电流就来源于输入级的三极管的基极电流,由于工艺上两个管子很难做到完全匹配,所以这两个管子Q1和Q2的基极电流总是有这么点差别,也就是输入的失调电流。Bipolar输入型运放这两个输入电流值是比较大的,在电路设计时要进行考虑。

    在这里插入图片描述

    • 而对于FET输入的运放,如上图所示,由于其是电压控制型器件,可以说它的栅极电流是很小的,一般会在fA级,但不幸的是它的每个输入引脚都有一对ESD保护二极管。这两个二极管都是有漏电流的,这个漏电流一般会比FET的栅极电流大的多,这也成为了FET输入运放的偏置电流的来源。当然,这两对ESD保护二极管也不可能完全一致,因此也就有了不同的漏电流,漏电流之差也就构成了输入失调电流的主要成份。即FET输入型运放的偏置电流和失调电流来源于FET的栅极电流和ESD二极管的漏电流。
    • 下图中上表是LM741(bipolar输入型运放)的输入偏置电流和输入失调电流(几十~几百nA),这个电流流到外面电阻,即使是K欧级的,也会产生几十uV的失调电压,再经放大,很容易就会使输出的电压误差到mV级。下表则是OPA369(CMOS
      FET输入型运放)的输入偏置电流和输入失调电流(几十pA),这两个值要小的多(约为bipolar输入型运放的千分之一)。比较好的COMS运放输入偏置电流和输入失调电流的典型值可以做到小于1pA的目标。

    在这里插入图片描述

    • 这里还要强调的是,ESD的漏电流(ESD二极管加反向电压产生漏电流)是与其反向电压有关的。当Vin=(Vcc-Vss)/2
      情形(其中Vss为运放的负电源或GND),此时加在两个ESD保护二极管的电压相当(此时可以将两个ESD看做两个大小相同且阻值极大的电阻,两者分压相同,为(Vcc-Vss)/2),他们的反向电流可以认为是近似相等的,此时理想情况是无电流流入或流出的。实际应用时表现为输入失调或者输入偏置电流达到最小值;
    • 当运放输入端电压Vin不等于(Vcc-Vss)/2,势必造成一个二极管的反向电压高,另一个低,此时两个二极管的反向漏电流就不等了,这个差电流就会构成了输入偏置和输入失调电流的主要成份。这个现场称为领结效应。因此要使FET输入偏置和输入失调电流最小,就要把共模电压设置在(Vcc-Vss)/2处。

    运放的电阻匹配

    • 上面分析了定义和来源。下面就要说说这两个参数对电路的影响了,输入偏置电流会流过外面的电阻网络,从而转化成运放的失调电压,再经过运放放大后就到了运入的输出端,造成了运放的输入误差。这也就说明了,在反向放大电路中,为什么要在运放的同相输入端连一个电阻再接地的原因。并且这个电阻要等于反向输入端的电阻和反馈电阻并联后的值。这就是为了使两个输入端偏置电流流过电阻时,形成的电压值相等,从而使它们引入的失调电压为0。这样说,太抽象了,还是看下面一组图容易理解一些。下示第3图中运放同相和反相输入端所加电压源分别表示为同相输入电压(Vib+=ib+乘上 Rs)及反相输入电压(Vib-=ib- 乘上Rf||Rl);下示第4图中Vout表示输入失调电压产生的输出电压误差,Vout=5.5uV乘以同相端增益(1+R2/R3)=11uV。
    • 注:下面图中并没有将同相端电阻阻值Rs设定为与反相端电阻的并联值(Rf||Rl)相等。只是为了更好的揭示当运放电阻不匹配时所产生的输出电压误差。

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    • 再有一点,对于微小电流检测的电路,一般为跨阻放大电路,如光电二极管的探测电路,一般有用光信号都比较微弱转化的光电源信号更微弱,常常为nA级甚于pA级。这个电路的本意是想让光电流向反馈电阻流动从而在放大电路输出端产生出电压。如果选用的运放的输入偏置电流过大,则这个微弱的光电流会有一部分流入到运放的输入端,而达不到预设的I/V线性转化。
    • 还需要注意的一点是,许多运放的输入失调电流会随着温度的变化而变化,如下图所示OPAl350的输入失调电流会在高于25度时快速的升高。在100度时的输入偏置电流是25度时的几百倍。如果设计的系统是在很宽的温度范围内工作,这一因素不得不考虑。
      在这里插入图片描述

    本文中来源于TI中文支持论坛,原作者为Wayne Xu
    本人对其进行了简单的整理和补充

    最后,有什么问题可以留言,作者看到会及时回复。 长按关注微信公众号,提供了免费的资料下载,包括硬件基础知识、开关电源设计资料、求职资料等等~

    在这里插入图片描述

    展开全文
  • 输入失调电流: 与输入失调电压一样, 都是描述运放差分输入的对称性的. 理想的差分输入应该是完全对称的, 但由于设计和工艺过程的偏差, 正负两个输入端的特性不会完全相同. 这两个失调参数的定义是, 当输出为
  • 运放输入共模区间及解决VICMR问题

    千次阅读 2017-09-21 16:56:59
    审查的参数可能包括:电源电压、增益带宽积、转换速率,以及输入噪声电压。另外还必须考虑输入共模区间,这对所有运放电路都是一个关键参数。终生与运放打交道的工程师们很可能都遇到过这类情况,运放出现了未曾预料...
  • 运放

    千次阅读 2012-05-25 15:35:13
    运放是一个从功能的角度命名的电路单元,可以由分立的器件实现,也可以实现在半导体芯片当中。随着半导体技术的发展,如今绝大部分的运放是以单片的形式存在。现今运放的种类繁多,广泛应用于几乎所有的行业当中。
  • 运放参数解释及常用运放选型

    千次阅读 2014-09-12 18:21:15
    集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标,外加所有芯片都有极限参数。本文以NE5532为例,分别对各指标作简单解释。下面内容除了图片从NE5532数据...运放主要直流指标有输入失调电压输入失调电压
  • 运放指标总结

    2021-05-05 21:44:36
    所以输入失调电压反应运放输入支路不平衡的程度。 2、输入失调电流 当输出维持在规定的电平时,两个输入端流进电流的差值。 失调电流反应两个输入端客观存在的电流有差异。即运放输入支路不平衡的程度。 3、输入...
  • 审查的参数可能包括:电源电压、增益带宽积、转换速率,以及输入噪声电压。另外还必须考虑输入共模区间,这对所有运放电路都是一个关键参数。 终生与运放打交道的工程师们很可能都遇到过这类情况,运放出现了未曾...
  • 运放开环使用是电压比较器,不是电平比较器。高电平的电压范围很,...如果是两个输入端并联后接高电平或低电平,则相当于差模输入电压为零,不考虑失调或共模输出就应该输出为0 也有说 不确定,一般不这么用 ...
  • 运放相关!

    2010-09-10 10:33:00
    <br />1:运放的输入偏置电流: 为了使运放输入级放大器工作在线性区, 所必须输入的一个直流电流, ... 这两个失调参数的定义是, 当输出为 0 时两个输入端的输入电压差 (失调电压) 和输入电流-即偏置电流的差 (失调
  • 直流指标有:输入失调电压、输入偏置电流、输入失调电流、差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压。 交流指标有:开环带宽、单位开环带宽、转换...
  • 运放-单电源运放和双电源运放

    千次阅读 2019-09-30 12:02:26
    单电源运放和单电源运放 1.1 电源供电和单电源供电 所有的运算放大器都有两个电源引脚,一般在资料中,它们的标识是VCC+和VCC-,但是有些时候它们的标识是VCC+和GND。这是因为有些数据手册的作者企图将...
  • 集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和交流指标,外加所有芯片都有极限参数。本文以NE5532为例,分别对各指标作简单解释。下面内容除了图片从NE5532数据...运放主要直流指标有输入失调电压输入失调电压
  • 一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数,有些易于理解,我们常关注,有些可能会被忽略了。... 第一节要说明的是运放输入偏置电流Ib和输入失调电流Ios .众说周知,理想运放是没有输入偏置电流Ib和输入失...
  • 运放轨对轨

    万次阅读 2018-08-20 10:52:33
    2.不是所有的rail to rail 运放输入和输出都接近电源,有的只是输入有的只是输出,当然也有的输入输出都是rail to rail 的,该类运放的最大特点就是可以扩展信号的电压范围,但一般输出电流较小,在大电流的情况下并...
  • 运放补偿电容

    2018-10-12 17:20:00
    运放的相位补偿 为了让运放能够正常工作,电路中常在输入与输出之间加一相位补偿...如果你非要计算,可以看看运放输入端的分布电容是多大,举个例子,负反馈放大电路就是要保证输入端的那个电阻阻值和分布电容的...
  • 一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数,有些易于理解,我们常关注,有些可能会被忽略了。在接下来的一些主题里,将对每一个参数进行详细的说明和分析。力求在原理和对应用的影响上把运放参数阐述清楚。由于...
  • 极限參数主要用于确定运放电源供电的设计(提供多少V电压、最大电流不能超过多少),NE5532的极限參数例如以下:直流指标运放主要直流指标有输入失调电压输入失调电压的温度漂移(简称输入失调...
  • 运放参数的详细解释和分析-part1,输入偏置电流和输入失调电流【TI FAE 分享】 探花 9936 points Wayne Xu Wayne Xu 一般运放的datasheet中会列出众多的运放参数,有些易于理解,我们常关注,有些可能会被忽略了。...
  • 电压/电压运算放大器后面为什么要增大...输入电压就降低了呀,那么送进放大器的电压就比源电压要小很多了,不能有效放大; 2.当信号从放大器输出的时候,在输出端会有一个负载(广义的啊,别狭义的理解),这时他需要一定
  • 运放知识

    2014-09-25 14:40:56
    运算放大器(Operational Amplifier,简称OP、OPA、OPAMP)是一种直流耦合﹐差模(差动模式)输入、通常为单端输出(Differential-in, single-ended output)的高增益(gain)电压放大器,因为刚开始主要用于加法,...
  • 运放设计的十个大坑

    千次阅读 2019-03-19 12:13:27
    1.运放十坑之轨到轨运放输出电压到不了电源轨的这种明坑踩了后,我选择了轨到轨的运放,哈哈,这样运放终于可以输出到电源轨了。高兴的背后是一个隐蔽大坑等着我:看看我常用的某公司对轨到轨运放产品的介绍:“高速...
  • 运放器件选型表

    2020-10-13 09:04:05
    AD515A ADI 低功耗FET输入运放 AD605 ADI 低噪声,单电源,可变增益双运放 AD644 ADI 高速,注入BiFET双运放 AD648 ADI 精密的,低功耗BiFET双运放 AD704 ADI 输入微微安培电流双极性四运放 AD705 ADI 输入微微安培电流...

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 929
精华内容 371
关键字:

宽输入电压运放