为了延长电池寿命，放大器必须提供非常低的待机功耗工作方式、低电压工作和满电源摆幅(R-R)输出能力。便携式应用设计工程师，尤其是医用设备市场中的设计工程师，都在承受着低成本和延长电池寿命同时不牺牲精度的持续压力。美国模拟器件公司(ADI)公司的最新放大器为业界提供高精度、低功耗、小尺寸和低价格的最完美的结合。
ADI日前发布一系列低成本放大器，它们在低电压和最低功耗条件下工作，但是不牺牲需要精密信号调理的便携式应用所要求的精度。ADI此次推出的产品包括：
自稳零放大器：AD8538在当今市场的自稳零放大器中具有业界最佳的精度功耗比，所以适合用于要求低失调电压以及低失调电压时间漂移和温度漂移的信号路径。
精密运算放大器：AD8613系列运算放大器提供业界低噪声、低功耗、低电压和低价格的最完美结合。
“降低成本并且延长电池寿命――而不牺牲精度――是便携式医用应用设计工程师所面临的最大难题。”ADI公司精密信号处理部产品线总监Steve Sockolov先生说。这些新的放大器扩展了我们的产品种类，并且满足了对提供适合便携式医用设备精度的低电压放大器不断增长的需求。最新自稳零放大器适合高端便携式医用设备设计，并且低噪声运算放大器系列产品为从双节电池到多节电池供电设备的模拟前端提供了一个低成本解决方案。
AD8538仅需要150μA的电源电流，所以其低温漂是同类器件的1/3――相当于需要1mA 以上电源电流的产品所能达到的温漂性能水平。AD8538的低功耗和高精度性能使其很适合于很多市场，例如医用设备、压力传感器和温度传感器以及汽车电子设备。
AD8538的失调漂移仅为0.01μV/°C，在低电源电流条件下提供业界最低的失调漂移。与延缓新产品面世时间并且需要比较复杂和费用高的硬件和软件――分立的系统级自动校准方法相比，AD8538为设计工程师节省了大量的成本和时间。这款器件卓越的精度――最大1 2μV的失调和仅为1μVp-p的低频噪声――能够完成高精度和稳定的系统设计，没有使用需要外部自动校准解决方案带来的成本、尺寸和复杂性问题。
AD8613，AD8617和AD8619分别是具有R-R输入和输出特性的单运算放大器、双运算放大器和四运算放大器。与同类器件相比，它们提供降低了50%的噪声和降低了30%的功耗并且提高了两倍的精度。AD861x系列完全保证电源电压降低到1.8V正常工作，使其适合电池供电设备，例如温度监测器和二氧化碳检测器，这里电源管理和可靠性是至关重要的。
AD8613系列器件仅需38μA的电源电流最大值和1.8V～5V的工作电压。这些器件在消费类医用设备和低成本工业应用中达到高精密度水平，具有仅为2mV最大值的低失调电压、1pA最大值的超低输入偏置电流，以及22nV/√Hz的低噪声。AD8613系列很适合要求在整个信号通路中放大并维持低噪声的便携式应用。其R-R输出特性使其适合在低功耗12位和16位应用中驱动模数转换器(ADC)和缓冲数模转换器(DAC)。
AD8538适合典型的高分辨率便携式传感器应用，例如红外(IR)热成像扫描仪，要求极低的失调电压和失调电压温漂以完成精密测量。适合AD861x的便携式医用设备包括除颤器、体温计、血压计、葡萄糖监测仪和其它相关监视器；而适合它们的便携式消费类应用包括安全和应急处理设备，例如烟气检测仪和远程电源线缆检测仪。
AD8538现在提供大批量产品，它采用TSOT-23封装和窄体SOIC-8封装，其千片订量的报价为0.8?美元/片。AD8613单放大器现在提供产品样片，并将于2006年1月提供大批量产品。AD8617双放大器和AD8619四放大器现在提供大批量产品。AD8613采用SC-7 0和5引脚TSOT封装，其千片订量的报价为0.45美元/片。AD8617采用8引脚MSOP 封装和8引脚窄体SOIC封装，其千片订量的报价为0.70美元/片。AD8619采用14引脚T SSOP封装和14引脚SOIC封装，其千片订量的报价为1.10美元/片。
! CMOS Low Power Consumption ! APPLICATIONS ! Dropout Voltage 160V @ 100mA " Battery powered equipment 400mV @ 200mA " Reference voltage sources ! Output Current more than 250mA <5.0V type> " Cameras, Video cameras ! Highly Accurate + 2% " Portable AV systems ! Output Voltage Range 1.2V to 5.0V " Mobile phones ! Current Limiter Circuit Built-in " Communication tools ! Low ESR Ceramic Capacitor Compatible " Portable games ! GENERAL DESCRIPTION ! FEATURES The MX6600T series are precise, low power consumpt ion, Maximum Output Current 250mA (5.0V type) high voltage, positive voltage regulators manufactured using Dropout Voltage 160mV@100mA (5.0V type) CMOS and laser trimming technologies. The series provides Maximum Operating Voltage 6.0V large currents with a significantly small dropout voltage. Output Voltage Range 1.2V to 5.0V The MX6600T series consists of a current limiter circuit, (100mV increments) a driver transistor, a precision reference voltage and an error Highly Accurate + 2% correction circuit. Low Power Consumption 1.0 μA (TYP .) The series is compatible with low ESR ceramic capacitors. Operational Temperature Range - 40O C to 85O C The current limiter's foldback circuit also operates as a short Ultra Small Packages SOT-23 protect for the output current limiter and the output pin. SOT-89 Output voltage can be set internally by laser trimming technologies. It is selectable in 100mV increments within a range of 1.2V to 5.0V. Low ESR ceramic capacitor compatible SOT-23, SOT-89, TO-92 and USP-6B packages are available. ! TYPICAL APPLICATION CIRCUIT ! TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS SOT-23 (TOP VIEW) 0.30.60.91.21.5 3 456 Input Voltage VIN (V) S u p p l y C u r r e n t I D D (μA ) TAIWAN
常用运算放大器型号及功能 型号(规格) 功能简介 兼容型号 CA3130 高输入阻抗运算放大器 CA3140 高输入阻抗运算放大器 CD4573 四可编程运算放大器 MC14573 ICL7650 斩波稳零放大器 LF347 带宽四运算放大器 KA347 LF351 BI-FET 单运算放大器 LF353 BI-FET 双运算放大器 LF356 BI-FET 单运算放大器 LF357 BI-FET 单运算放大器 LF398 采样保持放大器 LF411 BI-FET 单运算放大器 LF412 BI-FET 双运放大器 LM124 低功耗四运算放大器(军用档) LM1458 双运算放大器 LM148 四运算放大器 LM224J 低功耗四运算放大器(工业档) LM2902 四运算放大器 LM2904 双运放大器 LM301 运算放大器 LM308 运算放大器 LM308H 运算放大器（金属封装） LM318 高速运算放大器 LM324 四运算放大器 HA17324,/LM324N LM348 四运算放大器 LM358 通用型双运算放大器 HA17358/LM358P LM380 音频功率放大器 LM386-1 音频放大器 NJM386D,UTC386 LM386-3 音频放大器 LM386-4 音频放大器 LM3886 音频大功率放大器 LM3900 四运算放大器 LM725 高精度运算放大器
229 LM733 带宽运算放大器 LM741 通用型运算放大器 HA17741 MC34119 小功率音频放大器 NE5532 高速低噪声双运算放大器 NE5534 高速低噪声单运算放大器 NE592 视频放大器 OP07-CP 精密运算放大器 OP07-DP 精密运算放大器 TBA820M 小功率音频放大器 TL061 BI-FET 单运算放大器 TL062 BI-FET 双运算放大器 TL064 BI-FET 四运算放大器 TL072 BI-FET 双运算放大器 TL074 BI-FET 四运算放大器 TL081 BI-FET 单运算放大器 TL082 BI-FET 双运算放大器 TL084 BI-FET 四运算放大器
TLC2652高精度放大器 一、引言 二、在微弱信号的测量中，常常需要放大微伏级的电信号。这时，普通的运算放大器已无法使用了， 因为它们的输入失调电压一般在数百微伏以上，而失调电压的温度系数在零点几微伏以上。固然输入失调电压 可以被调零，但其漂移则是难以消除的。德州仪器公司生产的斩波稳零型运算放大器提供了一种解决微信号放 大问题的廉价方案。 TLC2652和TLC2652A是德州仪器公司使用先进的LinCMOS工艺生产的高精度斩波稳零运算放大器。斩波稳零的工作方式使TLC2652具有优异的直流特性，失调电压及其漂移、共模电压、低频噪声、电源电压变化等对运算放大器的影 响被降低到了最小，TLC2652非常适合用于微信号的放大。 二、TLC2652的内部结构 图一、TLC2652的功能框图 下面对TLC2652的内部功能单元作一简单介绍： 1、主放大器。它与一般的运算放大器不同之处在于，它有三个输入端。除引出芯片外部的同相和反相输入 端外，其在芯片内部还有一个用于校零的同相输入端。 2、校零放大器。它也有三个输入端，但与主放大器相反，在芯片内部的输入端是反相输入端。
3、时钟和开关电路。内部时钟产生时钟信号，控制各开关按一定的时序闭合与断开。在14和20引脚的芯 片中时钟信号还可从外部引入。 4、补偿网络。它使电路在较宽的频带内有平坦的响应。在TLC2652中，电路的高频响应主要由主放大器决 定。 5、箝位电路（CLAMP）。它实际上是一个当输出与电源电压相差接近1V时动作的开关，把CLAMP与运放的反相输入端短接，则其引入的深度负反馈可使电路在过载时的增益大大下降以防止饱和。它可以加速电路在过载后的恢复。 三、斩波稳零的工作原理 图二、TLC2652的简化框图 TLC2652芯片上的控制逻辑产生两个主要的时钟周期：校零周期和放大周期。主放大器一直与电路的输入端和输出端相连，而校零放大器则在两个周期内分别对自己和主放大器校零。 在校零周期内，开关A闭合，使校零放大器的两个输入端短路，通过自身的反馈，校零放大器的失调电压被减到最小。同时，外接记忆电容CXA 中储存了这一失调电压，使校零放大器在放大周期内仍保持校零。 在放大周期内，开关B闭合，把校零放大器的输出与主放大器的同相输入端连接起来，使主放大器被校零。 同时，外接记忆电容CXB 中储存了校零电压，使主放大器在下一个校零周期内仍保持校零。 在TLC2652中，内部时钟使放大器以450Hz的频率校零。在这种连续校零的机制下，失调 电压及其漂移、共模电压、低频噪声、电源电压变化等对运算放大器的影响被降低到了最小。 由于低频信号经过两个放大器放大，电路可以获得极高的增益，这在需要精密高增益放大的 电路中是十分有用的。由于使用了LinCMOS工艺和低噪声的MOSFET，输入噪声被大大减 小。 四、TLC2652的主要技术性能
目录 1. 设计指标 (1) 2. 运算放大器主体结构的选择 (1) 3. 共模反馈电路（CMFB）的选择 (1) 4. 运算放大器设计策略 (2) 5. 手工设计过程 (2) 5.1 运算放大器参数的确定 (2) 5.1.1 补偿电容Cc和调零电阻的确定 (2) 5.1.2 确定输入级尾电流I0的大小和M0的宽长比 (3) 5.1.3 确定M1和M2的宽长比 (3) 5.1.4确定M5、M6的宽长比 (3) 5.1.5 确定M7、M8、M9和M10宽长比 (3) 5.1.6 确定M3和M4宽长比 (3) 5.1.7 确定M11、M12、M13和M14的宽长比 (4) 5.1.8 确定偏置电压 (4) 5.2 CMFB参数的确定 (4) 6. HSPICE仿真 (5) 6.1 直流参数仿真 (5) 6.1.1共模输入电压范围（ICMR） (5) 6.1.2 输出电压范围测试 (6) 6.2 交流参数仿真 (6) 6.2.1 开环增益、增益带宽积、相位裕度、增益裕度的仿真 (6) 6.2.2 共模抑制比（CMRR）的仿真 (7) 6.2.3电源抑制比（PSRR）的仿真 (8) 6.2.4输出阻抗仿真 (9) 6.3瞬态参数仿真 (10) 6.3.1 转换速率（SR） (10) 6.3.2 输入正弦信号的仿真 (11) 7. 设计总结 (11) 附录（整体电路的网表文件） (12)
采用折叠式结构的两级全差分运算放大器的设计 1. 设计指标 5000/ 2.5 2.551010/21~22v DD SS L out dias A V V V V V V GB MHz C pF SR V s V V ICMR V P mW μ>==?== >=±=?≤的范围 2. 运算放大器主体结构的选择 图1 折叠式共源共栅两级运算放大器 运算放大器有很多种结构，按照不同的标准有不同的分类。从电路结构来看, 有套筒 式共源共栅、折叠式共源共栅、增益提高式和一般的两级运算放大器等。本设计采用的是如图1所示的折叠式共源共栅两级运算放大器，采用折叠式结构可以获得很高的共模输入电压范围，与套筒式的结构相比，可以获得更大的输出电压摆幅。 由于折叠式共源共栅放大器输出电压增益没有套筒式结构电压增益那么高，因此为了得到更高的增益，本设计采用了两级运放结构，第一级由M0-M10构成折叠式共源共栅结构，第二级由M11-M14构成共源级结构，既可以提高电压的增益，又可以获得比第一级更高的输出电压摆幅。 为了保证运放在闭环状态下能稳定的工作，本设计通过米勒补偿电容Cc 和调零电阻Rz 对运放进行补偿，提高相位裕量！ 另外，本文设计的是全差分运算放大器，与单端输出的运算放大器相比较，可以获得更高的共模抑制比，避免镜像极点及输出电压摆幅。 3. 共模反馈电路（CMFB ）的选择 由于采用的是高增益的全差分结构，输出共模电平对器件的特性和失配相当敏感，而且不能通过差动反馈来达到稳定，因此，必须增加共模反馈电路（CMFB ）来检测两个输出端
一．差分信号的特点： 图1 差分信号 1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号 V ocm 为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分， 差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out- )/2，Vocm=(V out+ +V out- )/2。 2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆 幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。 3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise. 4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。 Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system. 二．分析差分放大器电路 图2.差分放大器电路分析图
收稿日期:2006 08 02; 定稿日期:2006 10 09 基金项目:国家自然科学基金资助项目(60475018);国家高技术研究发展计划资助项目(2003A A IZ1100) 一种0.2 mV 20 MHz 600 W 比较器 孙 彤,李冬梅 (清华大学微电子学研究所,北京 100084) 摘 要: 提出了一种低功耗中速高精度比较器。比较器采用3级前置放大器加锁存器的多级结构,应用失调校准技术,用于一个电压2.5V 、速度1MS/s 、精度12位的逐次逼近型A/D 转换器。该比较器采用UM C 0.18 m 混合模式3.3V CMOS 工艺设计制造。仿真结果表明,在2.5V 电 压下,速度可以达到20M H z,准确比较0.2m V 电压,并能有效校准20m V 输入失调,功耗仅为600 W,版图面积为620 m 190 m 。 关键词: 比较器;弱正反馈;失调校准;逐次逼近 中图分类号: T N431.1 文献标识码: A 文章编号:1004 3365(2007)02 0270 04 A 0.2 mV 20 MHz 600 W Comparator SUN To ng ,LI Dong mei (Dep t.of Electronic En gineer ing ,T sing hua Univ ersity ,Be ij ing 100084,P.R.China) Abstract: A low pow er,mo der ate speed and high r eso lutio n co mpar ator is presented,in w hich a multi stag e st ructur e co nsisting of thr ee pr e amplifier s and a latch is ado pt ed,and an offset cancellatio n technique is used.De sig ned and fabr icated in U M C s 0.18 m mix ed mo de 3.3V CM O S t echnolog y,the co mpar ator is used in a 2.5V,1M S/s,12 bit successive appr ox imatio n analog t o digital conv er ter.Simulatio n r esults show that it can distinguish 0.2mV at 20M H z under 2.5V supply vo ltag e,and can calibr ate 20mV input offset effectively ,w ith o nly 600 W po wer co nsumpt ion.T he com par ator occupies a chip ar ea of 620 m 190 m. Key words: Comparato r;Weak po sitiv e feedback;O ffset cancellatio n;Successive appr ox imatio n EEACC : 2570D 1 引 言 比较器是A/D 转换器中的核心单元,其精度、速度、失调、功耗等指标对整个A/D 转换器的性能 有重要影响。高速比较器速度较快,可以达到1.8GH z [1],一般采用锁存器(latch)结构,但是失调比较大,精度在8位以下,用于闪烁(Flash)、流水线(Pipeline)等高速A/D 转换器[2 4]。高精度比较器可以分辨较小的电压,但是速度相对比较慢,一般采用多级结构,而且通常采用失调校准技术[5, 6] ,可以 应用于较高精度的逐次逼近型A /D 转换器。 本文设计的比较器用于一个逐次逼近型A/D 转 换器,该A/D 转换器正确的电源电压为2.5V 、采样率1MS/s 、12位精度,计划使用UMC 0.18 m 混合模式(mixed mode)3.3V CMOS 工艺制造。为了满 足该A/D 转换器的性能指标,需要一种中速高精度的比较器。本文对该比较器进行了论述,第二部分详细分析了该比较器的结构,第三部分列出了仿真结果,第四部分给出了该比较器的版图。 2 比较器结构 对于电源电压为2.5V 、速度1M S/s 、精度12位的逐次逼近型A/D 转换器,要求比较器至少能够分辨1/2LSB,即0.3mV 电压,速度在12M H z 以 第37卷第2期2007年4月 微电子学Microelectronics V ol 37,!2A pr 2007
为了延长电池寿命，放大器必须提供非常低的待机功耗工作方式、低电压工作和满电源摆幅(R-R)输出能力。便携式应用设计工程师，尤其是医用设备市场中的设计工程师，都在承受着低成本和延长电池寿命同时不牺牲精度的持续压力。美国模拟器件公司(ADI)公司的最新放大器为业界提供高精度、低功耗、小尺寸和低价格的最完美的结合。 ADI日前发布一系列低成本放大器，它们在低电压和最低功耗条件下工作，但是不牺牲需要精密信号调理的便携式应用所要求的精度。ADI此次推出的产品包括： 自稳零放大器：AD8538在当今市场的自稳零放大器中具有业界最佳的精度功耗比，所以适合用于要求低失调电压以及低失调电压时间漂移和温度漂移的信号路径。 精密运算放大器：AD8613系列运算放大器提供业界低噪声、低功耗、低电压和低价格的最完美结合。 “降低成本并且延长电池寿命――而不牺牲精度――是便携式医用应用设计工程师所面临的最大难题。”ADI公司精密信号处理部产品线总监Steve Sockolov先生说。这些新的放大器扩展了我们的产品种类，并且满足了对提供适合便携式医用设备精度的低电压放大器不断增长的需求。最新自稳零放大器适合高端便携式医用设备设计，并且低噪声运算放大器系列产品为从双节电池到多节电池供电设备的模拟前端提供了一个低成本解决方案。 AD8538仅需要150μA的电源电流，所以其低温漂是同类器件的1/3――相当于需要1mA 以上电源电流的产品所能达到的温漂性能水平。AD8538的低功耗和高精度性能使其很适合于很多市场，例如医用设备、压力传感器和温度传感器以及汽车电子设备。 AD8538的失调漂移仅为0.01μV/°C，在低电源电流条件下提供业界最低的失调漂移。与延缓新产品面世时间并且需要比较复杂和费用高的硬件和软件――分立的系统级自动校准方法相比，AD8538为设计工程师节省了大量的成本和时间。这款器件卓越的精度――最大1 2μV的失调和仅为1μVp-p的低频噪声――能够完成高精度和稳定的系统设计，没有使用需要外部自动校准解决方案带来的成本、尺寸和复杂性问题。 AD8613，AD8617和AD8619分别是具有R-R输入和输出特性的单运算放大器、双运算放大器和四运算放大器。与同类器件相比，它们提供降低了50%的噪声和降低了30%的功耗并且提高了两倍的精度。AD861x系列完全保证电源电压降低到1.8V正常工作，使其适合电池供电设备，例如温度监测器和二氧化碳检测器，这里电源管理和可靠性是至关重要的。 AD8613系列器件仅需38μA的电源电流最大值和1.8V～5V的工作电压。这些器件在消费类医用设备和低成本工业应用中达到高精密度水平，具有仅为2mV最大值的低失调电压、1pA最大值的超低输入偏置电流，以及22nV/√Hz的低噪声。AD8613系列很适合要求在整个信号通路中放大并维持低噪声的便携式应用。其R-R输出特性使其适合在低功耗12位和16位应用中驱动模数转换器(ADC)和缓冲数模转换器(DAC)。
全差分运算放大器设计 岳生生（200403020126） 一、设计指标 以上华0.6um CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： ?直流增益：>80dB ?单位增益带宽：>50MHz ?负载电容：＝5pF ?相位裕量：>60度 ?增益裕量：>12dB ?差分压摆率：>200V/us ?共模电压：2.5V (VDD=5V) ?差分输入摆幅：>±4V 二、运放结构选择
运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的,DSAT N V 之和小于0.5V ，输出端的所有PMOS 管的,DSAT P V 之和也必须小于0.5V 。对于单级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该 要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 三、性能指标分析 1、 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 11 1357 113 51 3 57 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=-+ 第二级增益 9 2 2 9112 9 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=- + 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r = = ≥++ 2、 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ：
运算放大器分类总结
一、通用型运算放大器通用型运算放大器 通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例μA741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。下面就实验室里也常用的LM358来做一下介绍: LM358 内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的双运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用，也适用于双电源工作模式，在推荐的工作条件下，电源电流与电源电压无关。它的使用范围包括传感放大器、直流增益模块和其他所有可用单电源供电的使用运算放大器的场合。： 外观管脚图 它的特点如下： ·内部频率补偿 ·直流电压增益高(约100dB) ·单位增益频带宽(约1MHz) ·电源电压范围宽：单电源(3—30V)双电源(±1.5 一±15V) ·低功耗电流，适合于电池供电 ·低输入偏流 ·低输入失调电压和失调电流 ·共模输入电压范围宽，包括接地 ·差模输入电压范围宽，等于电源电压范围 ·输出电压摆幅大(0 至Vcc-1.5V)
大信号频率响应大信号电压开环增益 电压跟随器对小信号脉冲的响应 电压跟随器对小信号脉冲的响应 常用电路： （1）、正向放大器 根据虚短路，虚开路，易知：
（2）、高阻抗差分放大器 电路左半部分可以看作两个同向放大器，分别对e1，e2放大（a+b+1)倍，右半部分为一个差分放大器放大系数为C，因此得到结果： 0 (21)(1) eCeea b （3）、迟滞比较器 将输入电平与参考电平作比较，根据虚短路，虚开路有： 将输入电平与参考电平作比较，根据虚短路，虚开路有： 二、高精度运算放大器 所谓高精度运放是一类受温度影响小，即温漂小，噪声低，灵敏度高，适合微小信号放大用的运算放大器。 高精度运算放大器的运用范畴很广，在产业领域中可用于量测仪器、控
测量放大器 摘要：放大器是能把输入讯号的电压或功率放大的装置，由电子管或晶体管、电源变压器和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。 测量放大器也称为仪表放大器或数据放大器，它是一种可以用来放大微弱差值信号的高精度放大器，在测量控制等领域具有广泛的用途。通常，测量放大器多采用专用集成模块来实现，虽然有很高的性能指标，但不便于实现增益的预置与数字控制，同时价格较高。为此，结合应用实际，利用高增益运放，设计了一种具有高共模抑制比，高增益数控可显的测量放大器。提高了测量放大器的性能指标，并实现放大器增益较大范围的步进调节。 本次设计通过采用仪用放大器的改造来实现设计一测量放大器及其所用的稳压电源,并满足其高输入阻抗和高共模抑制比及高通频带的要求.。测量放大器主要实现对微信号的测量，主要通过运用集成运放组成测量放大电路实现对微弱信号的放大，要求有较高的共模抑制能力及较高的输入电阻，减少测量的误差及对被测电路的影响，并要求放大器的放大倍数可调已实现对比较大的范围的被测信号的测量。 测量放大器前级主要用差分输入，经过双端信号到单端信号的转换，最终经比例放大进行放大。 2.1设计任务
设计并制作一个测量放大器及所用的直流稳压电源。参见图1。输入信号V I取自桥式测量电路的输出。当R1＝R2＝R3＝R4时，V I＝0。R2改变时，产生V I≠0的电压信号。测量电路与放大器之间有1米长的连接线。 2.2测量放大器的设计 2.2.1 设计内容及要求 a. 差模电压放大倍数A VD＝1～500，可手动调节； b. 最大输出电压为± 10V，非线性误差< 0.5％； c. 在输入共模电压+7.5V～－7.5V范围内，共模抑制比K CMR >105 ； d. 在A VD＝500时，输出端噪声电压的峰－峰值小于1V； e. 通频带0～10Hz 2.2.2设计原理 原理概述: 放大器是电子系统的重要组成部分，了解和掌握放大器对于学习和应用电子系统有很大的帮助。信号检测中的放大电路有很多种类型，实际系统中常采用的有测量放大器和隔离放大器。 测量放大器又称为数据放大器或仪表放大器，常用于热电偶，应变电桥.流量计，生物电测量以及其他有较大共模干扰的支流缓变微弱信号的检测。 测量放大器是一种高增益、直流耦合放大器，它具有差分输入、单端输出、高输入阻抗和高共模抑制比等特点，因此得到广泛的应用。差分放大器和测量放大器所采用的基础部件（运算放大器）基本相同，它们在性能上与标准运算放大器有很大的不同。标准运算放大器是单端器件，其传输函数主要由反馈网络决定；而差分放大器和测量放大器在有共模信号条件下能够放大很微弱的差分信号，因而具有很高的共模抑制比（ＣＭＲ）。它们通常不需要外部反馈网络。
全差分套筒式运算放大器设计 1、设计内容 本设计基于经典的全差分套筒式结构设计了一个高增益运算放大器，采用镜像电流源作为偏置。为了获得更大的输出摆幅及差模增益，电路采用了共模反馈及二级放大电路。 本设计所用到的器件均采用SMIC 0.18μm的工艺库。 2、设计要求及工艺参数 本设计要实现的各项指标和相关的工艺参数如表1和表2所示：
3、放大器设计 3.1 全差分套筒式放大器拓扑结构与实际电路 图1 全差分套筒式放大器拓扑结构 图2 最终电路图
3.2 设计过程 在图1中，Mb1和M9组成的恒流源为差放提供恒流源偏置，且M1，M2完全一样，即两管子所有参数均相同。Mb2、M7和M8构成了镜像电流源，M5、M6和M7、M8构成了共源共栅电流源，M1、M2、M3、M4构成了共源共栅结构，可以显著提高输出阻抗，提高放大倍数（把M3的输出阻抗提高至原来的（gm3 + gmb3）ro2倍。但同时降低了输出电压摆幅。为了提高摆幅，控制增益，在套筒式差分放大器输出端增加二级放大。 本设计中功率上限为10mW，可以给一级放大电路分配3mA的电流。设计要求摆幅为3V，所以图1中M1、M3、M5、M9的过驱动电压之和不大于1.8-3/2=0.3V。我们可以平均分配每个管子的过驱动电压。根据漏电计算流公式(1)（考虑沟道长度调制效应），可以计算出每个管子的宽长比。 I D=1 2μn C ox W L (V GS?V TH)2(1+λV DS)(1) 其中，C ox等于ε/t ox，μn和t ox可以从工艺库中查找。 4、仿真结果 经过调试优化之后的仿真结果如以下各图所示： 图3 增益及相位裕度 从图中可以看出，本设计的低频增益达到了74.25dB，达到了预期要求。3dB 带宽为35kHz左右，比较小，可见设计还有改进的余地。 当CL为2pF时，相位裕度： PM=180°+∠βH(ω)=180°?125.5°=54.5° 电源电压为1.8V时，输出摆幅如下图所示，达到了3V。
LD27L2 双通道精密运算放大电路 1、概述 LD27L2是一款有极低失调电压、高输入阻抗、轨对轨的运算放大器电路。主要应用于各种需要使用精密运算放大器的领域，其特点如下： z极低的输入失调电压，典型条件下小于1mV； z超低功耗，静态工作电流小于3uA z宽电压工作范围，1.8V~6.0V z高输入阻抗，典型为1013Ω； z超低的失调点偏移 z单位增益带宽14KHz z封装形式：SOP8 2、功能框图与引脚说明 2. 1、功能框图
2. 2、引脚排列图 2. 3、引脚说明与结构原理图 序号管脚名功能描述 1 OUT1 运放1的输出端 2 IN1‐ 运放1的反向输入端 3 IN1+ 运放1的正向输入端 4 GND 电源地 5 IN2+ 运放2的正向输入端 6 IN2‐ 运放2的反向输入端 7 OUT2 运放2的输出端 8 VDD 电源输入端
3、电特性 3. 1、极限参数 参 数 名 称 符 号 额 定 值 单 位 最大电源电压 IVsmax 6 V 输入电压范围 V I GND-0.3~VDD V 差分输入电压 VDD-GND V 工作环境温度 T amb -40~+85 ℃ 贮存温度 T stg -55~+125 ℃ 3. 2、电特性（VDD=2.2~5V ，T A =25℃） 参 数 名 称 符 号 测 试 条 件规 范 值 单 位最小 典型最大 工作电压 V DD 1.8 - 6.0 V 静态工作电流 I DD - 0.8 3 uA 输入失调电压 V OS - 1 2 mV 输入失调温度系数 -40℃~+85℃ - 1.3 - uV/℃电源抑制 V PSRR - 85 90 dB 输入偏置电流 I B - 1 - pA 输入失调电流 I OS - 1 - pA 共模输入阻抗 Z CM - 1013- Ω 差模输入阻抗 Z DIFF - 1013- Ω 共模输入电压 V CMR GND-0.3- VDD+0.3 V 共模抑制比 CMRR VDD=5V 60 90 - dB 单位增益带宽 B I VI=10mV 14 KHz 输出短路电流 I SC VDD=2.2V - 3 - mA VDD=5V - 20 - mA
几种常用集成运算放大器的性能参数 1．通用型运算放大器 A741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）及以场效应管为输入级的LF356都属于此种。它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。μ通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广，其性能指标能适合于一般性使用。例 2．高阻型运算放大器 ，IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点，用场效应管组成运算放大器的差分输入级。用FET作输入级，不仅输入阻抗高，输入偏置电流低，而且具有高速、宽带和低噪声等优点，但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347（四运放）及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。Ω这类集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小，一般rid＞（109~1012） 3．低温漂型运算放大器 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。目前常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。4．高速型运算放大器 s，BWG＞20MHz。μA715等，其SR=50~70V/μ在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要足够大，像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、 5．低功耗型运算放大器 W，可采用单节电池供电。μA。目前有的产品功耗已达微瓦级，例如ICL7600的供电电源为1.5V，功耗为10μ由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便，所以随着便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等，其工作电压为±2V~±18V，消耗电流为50~250 6．高压大功率型运算放大器 A791集成运放的输出电流可达1A。μ运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中，输出电压的最大值一般仅几十伏，输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流，集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路，即可输出高电压和大电流。例如D41集成运放的电源电压可达±150V， 集成运放的分类 1. 通用型 这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。相对而言，在特性
放大器常用芯片 ISO106高压，隔离缓冲放大器 ISO106同ISO102性能基本相同，主要区别要以下两点：①ISO106的连续隔离电压3500；②ISO106封装为40引脚DIP组件；主要引脚定义可参看ISO102。 LF147/347四JFET输入运算放大器 输入失调电压1mV（LF147）、5mV（LF347）；温度漂移10μV/℃；偏置电流50pA增益带宽4MHz；转换速率13V/μs；噪声20nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流7.2mA。±22V电源（LF147）、±18V电源（LF347）；差模输入电压±38V（LF147）、±30V（LF347）；共模输入电压±19V（LF147）、±15V（LF347）；功耗500mW。 LF155/255/355JFET输入运算放大器 输入失调电压1mV（LF155/355）、3mV（LF255）；温度漂移3μV/℃（LF155/355）、5μV/℃（LF255）；偏置电流30pA增益带宽GB=2.5MHz；转换速率5V/μs；噪声20nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流2mA。±40V电源（LF155/255）、±30V电源（LF355）；共模输入电压±20V（LF155/255）、±16V（LF355）；输入阻抗10＾12Ω共模抑制比100dB；电压增益106dB。 LF353双JFET输入运算放大器 输入失调电压5mV；温度漂移10μV/℃；偏置电流50pA；增益带宽GB=4MHz；转换速率13V/μs；噪声16nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流1.8mA。±18V电源；差模输入电压±30V；共模输入电压±15V；功耗500mW。 LF411/411A低失调、低漂移、JFET输朐怂惴糯笃?br> 输入失调电压800μV （LF411）、300μV（LF411A）；温度漂移7μV/℃；偏置电流50pA；增益带宽GB=4MHz；转换速率15V/μs；噪声23nV/(Hz^1/2)(1kHZ)；消耗电流1.8mA。±18V 电源（LF411）、±22V（LF411A）；差模输入电压±30V（LF411）、±38V（LF411A）； 共模输入电压±15V（LF411）、±19V（LF411A）。
全差分运算放大器设计 岳生生（0126） 一、设计指标 以上华CMOS 工艺设计一个全差分运算放大器，设计指标如下： 直流增益：>80dB 单位增益带宽：>50MHz 负载电容：＝5pF 相位裕量：>60度 增益裕量：>12dB 差分压摆率：>200V/us 共模电压：(VDD=5V) 差分输入摆幅：>±4V 运放结构选择
运算放大器的结构重要有三种：（a ）简单两级运放，two-stage 。如图2所示；（b ）折叠共源共栅，folded-cascode 。如图3所示；（c ）共源共栅，telescopic 。如图1的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V ，即输出端的所有NMOS 管的 ,DSAT N V 之和小于，输出端的所有PMOS 管的 ,DSAT P V 之和也必须小于。对于单 级的折叠共源共栅和直接共源共栅两种结构，都比较难达到该要求，因此我们采用两级运算放大器结构。另外，简单的两级运放的直流增益比较小，因此我们采用共源共栅的输入级结构。考虑到折叠共源共栅输入级结构的功耗比较大，故我们选择直接共源共栅的输入级，最后选择如图1所示的运放结构。两级运算放大器设计必须保证运放的稳定性，我们用Miller 补偿或Cascode 补偿技术来进行零极点补偿。 性能指标分析 差分直流增益 (Adm>80db) 该运算放大器存在两级：（1）、Cascode 级增大直流增益（M1-M8）;（2）、共源放大器（M9-M12） 第一级增益 1 3 5 1 1 1 3 5 7 1 1 3 5 1 3 5 7 5 3 ()m m m o o o o o m m m m o o o o m m g g g g g g G A R r r r r g g r r r r =-=-=- +P 第二级增益9 2 2 9 11 2 9 9 11 ()m o o o m m o o g g G A R r r g g =-=-=-+P 整个运算放大器的增益： 4 1 3 5 9 1 2 1 3 5 7 5 3 9 11 (80)10m m m m overall o o o o m m o o dB g g g g A A A g g g g r r r r == ≥++ 差分压摆率 （>200V/us ） 转换速率（slew rate ）是大信号输入时，电流输出的最大驱动能力。 定义转换速率SR ： 1）、输入级： max 1max |2| Cc out DS C C d SR dt I v I C C = = = 单位增益带宽1m u C g C ω= ，可以得到 1m C u g C ω =
描述： GS8551/GS8552/GS8554放大器是单/双/四电源，微功耗，零漂移CMOS运算放大器，这些放大器提供1.8MHz的带宽，轨至轨输入和输出以及1.8V至5.5V的单电源供电。 GS855X使用斩波稳定技术来提供非常低的失调电压（最大值小于5μV），并且在整个温度范围内漂移接近零。每个放大器的静态电源电流低至180μA，输入偏置电流极低，仅为20pA，因此该器件是低失调，低功耗和高阻抗应用的理想选择。 GS855X提供了出色的CMRR，而没有与传统的互补输入级相关的分频器。该设计为驱动模数转换器带来了卓越的性能 转换器（ADC），而不会降低差分线性度。 GS8551提供SOT23-5和SOP-8封装。 GS8552提供MSOP-8和SOP-8封装。GS8554 Quad具有绿色SOP-14和TSSOP-14封装。在所有电源电压下，-45oC至+ 125oC的扩展温度范围提供了额外的设计灵活性。 特点： + 1.8V?+ 5.5V单电源供电?嵌入式RF抗EMI滤波器 ?轨到轨输入/输出?小型封装： ?增益带宽乘积：1.8MHz（典型@ 25°C）GS8551采用SOT23-5和SOP-8封装?低输入偏置电流：20pA（典型值@ 25°C）GS8552采用MSOP-8和SOP-8封装?低失调电压：30μV（最大@ 25°C）GS8554采用SOP-14和TSSOP-14封装?静态电流：每个放大器180μA（典型值） ?工作温度：-45°C?+ 125°C ?零漂移：0.03μV / oC（典型值） 应用： 换能器应用 ?手持测试设备 ?温度测量 ?电池供电的仪器 ?电子秤