關于【如何選擇運放參數】，今天乾乾小編給您分享一下，如果對您有所幫助別忘了關注本站哦。

1、如何選擇運放參數：15個運放的參數和選擇

偏置電壓和輸入偏置電流

在精密電路設計中，偏置電壓是一個關鍵因素。對于那些經常被忽視的參數，諸如隨溫度而變化的偏置電壓漂移和電壓噪聲等，也必須測定。精確的放大器要求偏置電壓的漂移小于200μV和輸入電壓噪聲低于6nV/√Hz。隨溫度變化的偏置電壓漂移要求小于1μV/℃ 。

低偏置電壓的指標在高增益電路設計中很重要，因為偏置電壓經過放大可能引起大電壓輸出，并會占據輸出擺幅的一大部分。溫度感應和張力測量電路便是利用精密放大器的應用實例。

低輸入偏置電流有時是必需的。光接收系統中的放大器就必須具有低偏置電壓和低輸入偏置電流。比如光電二極管的暗電流電流為pA量級，所以放大器必須具有更小的輸入偏置電流。CMOS和JFET輸入放大器是目前可用的具有最小輸入偏置電流的運算放大器。

因為我現在用的是光電池做采集的系統，所以在使用中重點關心了偏置電壓和電流。如果還有其他的需要，這時應該對 其他參數也需要多考慮了。

1、輸入失調電壓VIO(Input Offset Voltage)

輸入失調電壓定義為集成運放輸出端電壓為零時，兩個輸入端之間所加的補償電壓。

輸入失調電壓實際上反映了運放內部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調電壓越小。輸入失調電壓是運放的一個十分重要的指標，特別是精密運放或是用于直流放大時。

2、輸入失調電壓的溫漂αVIO(Input Offset Voltage Drift)

輸入失調電壓的溫度漂移(又叫溫度系數)定義為在給定的溫度范圍內，輸入失調電壓的變化與溫度變化的比值。

這個參數實際是輸入失調電壓的補充，便于計算在給定的工作范圍內，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。一般運放的輸入失調電壓溫漂在±10~20μV/℃之間，精密運放的輸入失調電壓溫漂小于±1μV/℃。

3、輸入偏置電流IB(Input Bias Current)

在使用運放中可能還會遇到一個輸入偏置電流IB，輸入偏置電流是指第一級放大器輸入晶體管的基極直流電流。這個電流保證放大器工作在線性范圍，為放大器提供直流工作點。

輸入偏置電流定義為當運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系，其中雙極型工藝(即上述的標準硅工藝)的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間;采用場效應管做輸入級的，輸入偏置電流一般低于1nA。

對于雙極性運放，該值離散性很大，但幾乎不受溫度影響;而對于MOS型運放，該值是柵極漏電流，值很小，但受溫度影響較大。

4、輸入失調電流(Input Offset Current)

輸入失調電流 offset current，是指兩個差分輸入端偏置電流的誤差。

輸入失調電流定義為當運放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端偏置電流的差值。

輸入失調電流同樣反映了運放內部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調電流越小。輸入失調電流是運放的一個十分重要的指標，特別是精密運放或是用于直流放大時。輸入失調電流大約是輸入偏置電流的百分之一到十分之一。輸入失調電流對于小信號精密放大或是直流放大有重要影響，特別是運放外部采用較大的電阻(例如10k或更大時)，輸入失調電流對精度的影響可能超過輸入失調電壓對精度的影響。輸入失調電流越小，直流放大時中間零點偏移越小，越容易處理。所以對于精密運放是一個極為重要的指標。

5、輸入阻抗

(1)差模輸入阻抗

差模輸入阻抗定義為，運放工作在線性區時，兩輸入端的電壓變化量與對應的輸入端電流變化量的比值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容，在低頻時僅指輸入電阻。

(2)共模輸入阻抗

共模輸入阻抗定義為，運放工作在輸入信號時(即運放兩輸入端輸入同一個信號)，共模輸入電壓的變化量與對應的 輸入電流變化量之比。在低頻情況下，它表現為共模電阻。

6、電壓增益

(1)開環電壓增益(Open-Loop Gain)

在不具負反饋情況下(開環路狀況下)，運算放大器的放大倍數稱為開環增益，記作AVOL，有的datasheet上寫成：Large Signal Voltage Gain。AVOL的理想值為無限大，一般約為數千倍至數萬倍，其表示法有使用dB及V/mV等。

(2)閉環電壓增益(Closed-Loop Gain)

顧名思義，就是在有反饋的情況下，運算放大器的放大倍數。

7、輸出電壓擺幅(Output Voltage Swing)

當運放工作于線性區時，在指定的負載下，運放在當前電源電壓供電時，運放能夠輸出的最大電壓幅度。

8、輸入電壓范圍

(1)差模輸入電壓范圍

最大差模輸入電壓定義為，運放兩輸入端允許加的最大輸入電壓差。

當運放兩輸入端允許加的輸入電壓差超過最大差模輸入電壓時，可能造成運放輸入級損壞。

(2)共模輸入電壓范圍(Common Mode Input Voltage Range)

最大共模輸入電壓定義為，當運放工作于線性區時，在運放的共模抑制比特性顯著變壞時的共模輸入電壓。

一般定義為當共模抑制比下降6dB 是所對應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，需要在電路設計中注意這個問題。

9、共模抑制比(Common Mode Rejection Ratio)

共模抑制比定義為當運放工作于線性區時，運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，它能夠抑制共模干擾信號。由于共模抑制比很大，大多數運放的共模抑制比一般在數萬倍或更多，用數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。一般運放的共模抑制比在80~120dB之間。

10、電源電壓抑制比(Supply Voltage Rejection Ratio)

電源電壓抑制比定義為當運放工作于線性區時，運放輸入失調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放輸出的影響。所以用作直流信號處理或是小信號處理模擬放大時，運放的電源需要作認真細致的處理。當然，共模抑制比高的運放，能夠補償一部分電源電壓抑制比，另外在使用雙電源供電時，正負電源的電源電壓抑制比可能不相同。

11、靜態功耗

運放在給定電源電壓下的靜態功率，通常是無負載狀態下。

這里就會有個靜態電流 IQ的概念，靜態電流其實就是指運放在空載工作時自身消耗的電流。這是運放消耗電流的最小值(排除休眠狀態)

12、擺率(Slew Rate)

運放轉換速率定義為，運放接成閉環條件下，將一個大信號(含階躍信號)輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得運放的輸出上升速率。

由于在轉換期間，運放的輸入級處于開關狀態，所以運放的反饋回路不起作 用，也就是轉換速率與閉環增益無關。轉換速率對于大信號處理是一個很重要的指標，對于一般運放轉換速率SR<=10V/μs，高速運放的轉換速率 SR>10V/μs。目前的高速運放最高轉換速率SR達到 6000V/μs。這用于大信號處理中運放選型。

13、增益帶寬

(1)增益帶寬積(Gain Bandwidth Product)

增益帶寬積，GBP，帶寬與增益的積。

(2)單位增益帶寬

運算放大器放大倍數為1時的帶寬。

單位增益帶寬和帶寬增益積這兩個概念有些相似，但不同。這里需要說明的是對電壓反饋型運放來說，增益帶寬積是一個常數，而對于電流型運放來說卻不是這樣的，因為對于電流型運放而言，帶寬和增益不是一個線性的關系。

14、輸出阻抗

輸出阻抗定義為，運放工作在線性區時，在運放的輸出端加信號電壓，這個電壓變化量與對應的電流變化量的比值。在低頻時僅指運放的輸出電阻。這個參數在開環的狀態下測試。

15、等效輸入噪聲電壓(Equivalent Input Noise Voltage)

等效輸入噪聲電壓定義為，屏蔽良好、無信號輸入的的運放，在其輸出端產生的任何交流無規則的干擾電壓。

這個噪聲電壓折算到運放輸入端時，就稱為運放輸入噪聲電壓(有時也用噪聲電流表示)。對于寬帶噪聲，普通運放的輸入噪聲電壓有效值約10~20μV。

2、如何選擇運放參數，資深工程師教你如何選擇運放

資深工程師教你如何選擇運放

目前市場運放種類繁多，面對不同的使用條件和環境，是否都能選擇一樣的運放呢？沒關系，這是很多電子工程師都會困惑的問題，接下來為你揭開運放選型的神秘面紗。

該如何分析運放電路呢？

在學習運放選型前，我們需要先來透測的學習運放電路的內部結構和原理，對于我們來說是模擬電路中十分重要的元件，它能組成放大、加法、減法、轉換等各種電路，我們可以運用運放的"虛短"和"虛斷"來分析電路，然后應用歐姆定律等電流電壓關系，即可得輸入輸出的放大關系等。

由于運放的電壓放大倍數很大，一般通用型運算的開環電壓放大倍數都在80 dB以上。而運放的輸出電壓是有限的，一般在 10 V～14 V。因此運放的差模輸入電壓不足1 mV，兩輸入端近似等電位，相當于"短路"。開環電壓放大倍數越大，兩輸入端的電位越接近相等。"虛短"是指在分析運算放大器處于線性狀態時，可把兩輸入端視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡稱虛短。顯然不能將兩輸入端真正短路。

由于運放的差模輸入電阻很大，一般通用型運算放大器的輸入電阻都在1MΩ以上。因此流入運放輸入端的電流往往不足1uA，遠小于輸入端外電路的電流。故通常可把運放的兩輸入端視為開路，且輸入電阻越大，兩輸入端越接近開路。"虛斷"是指在分析運放處于線性狀態時，可以把兩輸入端視為等效開路，這一特性稱為虛假開路，簡稱虛斷。顯然不能將兩輸入端真正斷路。

下面本文用虛斷和虛斷方法來對實際的電路進行分析，如圖1-1所示，是常見的反相比例運算放大電路：

在反相放大電路中，信號電壓通過電阻R1加至運放的反相輸入端，輸出電壓Vo通過反饋電阻Rf反饋到運放的反相輸入端，構成電壓并聯負反饋放大電路。

運放的同相端接地=0V，反相端和同相端虛短，所以也是0V，反相輸入端輸入電阻很高，虛斷，幾乎沒有電流注入和流出，那么R1和Rf相當于是串聯的，流過一個串聯電路中的每一只組件的電流是相同的，即流過R1的電流和流過Rf的電流是相同的。

根據歐姆定律：

Is= (Vs- V-)/R1……......…（1）

If= (V- - Vo)/Rf……...........（2）

V- = V = 0 ……......………（3）

Is= If ……………......………（4）

求解后可能Vo== (-Rf/R1)*Vi

在分析電路的過程中，暫時不用管運放的其他特性，就根據虛短和虛斷的特性來分析。當然，若運放不工作在放大區時，不滿足虛短和虛斷發條件，不能使用此種方法來分析，如比較器。

如下圖1-2，是運放實現的加法器，用虛短和虛斷的方法來分析此電路。

由于電路存在虛短，運放的凈輸入電壓vI=0，反相端為虛地。

vI=0，vN=0…………………............................（5）

反相端輸入電流iI=0的概念，通過R2與R1的電流之和等于通過Rf的電流故

(Vs1 – V-)/R1 (Vs2 – V-)/R2 = (V- –Vo)/Rf....（6）

如果取R1=R2=R3，由a，b兩式解得

-Vout=Vs1 Vs………..................................……（7）

式（7）中負號為反相輸入所致，若再接一級反相電路，可消去負號。

簡言之，虛短是運放正輸入端和負輸入端的電壓相等，近似短路；虛斷是流入正負輸入端的電流為0。只要掌握了這一點，再運用歐姆定律，即可很容易的分析同相比例放大電路，反向比例放大電路等常用的運放放大電路。

運放具體該怎么選擇呢？

1、通用型運算放大器

通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。例mA741(單運放)、LM358(雙運放)、LM324(四運放)，它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。

2、精密運算放大器

精密運算放大器一般指失調電壓低于1mV的運放，對于直流輸入信號，輸入失調電壓(VOS)和它的溫漂小就行，但對于交流輸入信號，我們還必須考慮運放的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲，在很多應用情況下輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲顯得更為重要一些。在傳感器類型和(或)其使用環境帶來許多特別要求時，例如超低功耗、低噪聲、零漂移、軌到軌輸入及輸出、可靠的熱穩定性和對數以千計讀數和(或)在惡劣工作條件下提供一致性能的可再現性，運算放大器的選擇就會變得特別困難。精密放大電路會多一些電源去耦，濾波等特殊設計的電路。主要區別在于運算放大器上，精密運算放大器的性能比一般運放好很多，比如開環放大倍數更大，CMRR更大，速度比較慢，GBW，SR一般比較小。失調電壓或失調電流比較小，溫度漂移小，噪聲低等等。好的精密運放的性能遠不是一般運算放大器可以比得，一般運放的失調往往是幾個mV，而精密運放可以小到1uV的水平。要放大微小的信號，必須用精密運放，用了一般的運放，它自身都會帶入很大的干擾。要通過外圍電路改善，小幅或者微調可以，但無法大幅度或者徹底改變。最常用的精密運放就是OP07，以及它的家族，OP27，OP37，OP177，OPA2333。其他的還有很多，比如美國AD公司的產品，很多都是OPA帶頭的。

3、高阻型集成運算放大器

高阻型集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid>(109~1012)W,IIB為幾皮安到幾十皮安。實現這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點,用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。用FET作輸入級,不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優點,但輸入失調電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347(四運放)及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。

4、低溫漂型運算放大器

在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET組成的斬波穩零型低漂移器件ICL7650等。

5、高速型運放

高速型運放在快速A/D和D/A轉換器、視頻放大器中,要求集成運算放大器的轉換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、mA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。

6、低功耗型運放

低功耗型運放由于電子電路集成化的最大優點是能使復雜電路小型輕便,所以隨著便攜運算放大器式儀器應用范圍的擴大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。常用的運算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為±2V~±18V,消耗電流為50~250mA。目前有的產品功耗已達微瓦級,例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節電池供電。

7、高壓大功率型運算放大器

高壓大功率型運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。例如D41集成運放的電源電壓可達±150V,mA791集成運放的輸出電流可達1A。

相信通過上面的介紹，對不同使用條件下是否能使用同一種運放，顯然是比較清楚的，實際選擇集成運放時,還應考慮其他因素。例如信號源的性質,是電壓源還是電流源;負載的性質,集成運放輸出電壓和電流的是否滿足要求;環境條件,集成運放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。

最后再贈送大家一些評價運放的小經驗，評價集成運放性能的優劣,應看其綜合性能。SR為轉換率,單位為V/ms,其值越大,表明運放的交流特性越好;Iib為運放的輸入偏置電流,單位是nA;VOS為輸入失調 電壓,單位是mV。Iib和VOS值越小,表明運放的直流特性越好。所以,對于放大音頻、視頻等交流信號的電路,選SR(轉換速率)大的運放比較合適;對于處理微弱的直流信號的電路,選用精度比較的高的運放比較合適(既失調電流、失調電壓及溫飄均比較小)。在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運放,這樣既可降低成本,又容易保證貨源。當一個系統中使用多個運放時,盡可能選用多運放集成電路,例如LM324、LF347等都是將四個運放封裝在一起的集成電路。

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