运放分类及选型
对于较大音频、视频等交流信号，选SR （转换速率）大的运放比较合适。
对于处理微弱的直流信号的电路，选用精度比较高的运放比较合适（即失调电流，失调电压及温漂均比较小）
运算放大器大体上可以分为如下几类：
1、 通用型运放
2、 高阻型运放
3、 低温漂型运放
4、 高速型运放
5、 低功耗型运放
6、 高压大功率型运放
1、 通用型运放
其性能指标能适合于一般性（低频以及信号变化缓慢）使用，例如741A μ，LM358（双运放），LM324及场效应管为输入级的LF356.
2、 高阻型运放
这类运放的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小。实现这些指标的主要措施是利用场效应管的高输入阻抗的特点，但这类运放的输入失调电压较大。
这类运放有LF356、LF355、LF347、CA3130、CA3140等
3、 低温漂型运放
在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，希望运放的失调电压要小，且不随温度的变化而变化。底温漂型运放就是为此设计的。
目前常用的低温漂型运放有OP07、OP27、OP37、AD508及MOSFET 组成的斩波稳零型低温漂移器件ICL7650等。
4、 高速型运放
在快速A/D 及D/A 以及在视频放大器中，要求运放的转换速率SR 一定要高，单位增益带宽BWG 一定要足够大。高速型运放的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、175A μ等。其SR=50~70V/ms
5、 低功耗型运放
由于便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功耗的运放。
常用的低功耗运放有TL-022C ，TL-160C 等。
6、 高压大功率型运放
运放的输出电压主要受供电电源的限制。在普通运放中，输出的电压最大值一般仅有几十伏，输出电流仅几十毫安，若要提高多输出电压或输出电流，运放外部必须要加辅助电路。 高压大功率运放外部不需要附加任何电路，即可输出高电压和大电流。D41运放的电源电压可达V 150±，791A μ运放的输出电流可达1A 。
Not e1：精密运放是指漂移和噪声非常低、增益和共模抑制比非常高的运放。这类运放的温度漂移一般低于C V ?
/1μ
Note 2：高输入阻抗运放是指采用结型场效应管或MOS 管做的输入级集成运放。它的一个附带特性是转换速度比较高。高输入阻抗运放应用十分广泛，如采样-保持电路、积分器、对数放大器、测量放大器、带通滤波器等。
3、高速运放是指转换速率较高的运放，一般在s V μ/100以上。应用于高速A/D 、D/A 、 滤波器、锁相环电路、模拟乘法器等。
4、带宽运放是指-3DB 带宽（BW ）比通用运放宽的集成运放。
运放选用注意事项1
1、 应正确认识、对待运放的各种参数，不要盲目片面的追求指标的先进。如场效应管输入级的运放，其输入阻抗虽高，但失调电压也较大；低功耗运放的转换速率必然也较低。
2、 当用运放做微弱信号放大时，应特别注意选用失调和噪声系数均很小的运放，如ICL7650。
应保证运放同相端与反相端对地的等效直流电阻相等。此外，在高输入及低失调、低温漂的高精度运放组成的印制电路板布线方案中，其输入端应加保护环。
3、 当运放用作直流放大时，必须进行调零。有调零端的运放应接相关资料推荐的调零电路进行调零。
4、 为了消除运放的高频自激，应参照规定的或推荐的参数，在规定的消振引脚之间介入适当的电容消振，同时应避免两级以上的运放级联，以减少消振困难。
为了消除内阻引起的寄生振荡，可在运放电源端对地就近接去耦电容，考虑到去耦电解电容的电感效应，常常在其二端并联一个容量为0.01uf~0.1uf 的瓷片电容。
单电源运放应注意的事项2
1、 要进行单电源放大，最少要知道的参数是单位增益带宽，开环差模电压放大倍数及输出最大摆幅。要知道设计的放大倍数越大，相应的带宽就会降低。具体计算请参考相关资料。
2、 在单电源中，使用放大倍数过大，极有可能产生自激，这时应根据要放大信号的频率和自激信号的频率，来选择在反馈电阻上的电容，其计算方法是RC
f π21=，C 一般取10PF~几百PF 。
3、 单电源多级运放的第一级最好使用同相放大器，这样可以利用同相放大器的特性使得前后的信号得以匹配，第二级可以使用反相放大。
4、 有失调电压调零功能的运放要慎用，调节端的接法和布线如果没有讲究，反而使失调更大，尤其是失调温漂。
5、 增益越大，噪声越大，增益误差越大。
6、 开环增益越大，闭环增益误差越小，闭环增益的计算是在假定开环增益为无穷大时才成立的。
7、 高内阻的信号源应选择低电流噪声的运放。
8、 运放周围电阻越小，噪声和失调都越小，阻值选择的下限由前级驱动能力和功耗决定。
9、 同一运放，增益越大，输出阻抗越大。
运放选用注意事项3
一、运算放大器参数的选择。
1、 供电电源电压：电压范围和是单电源供电；
2、 小信号放大时，考虑运放的增益带宽积，并应留又足够的开环增益；
3、 大信号放大是，要充分考虑信号的转换速率（压摆率）。
4、 精度：虽然失调电压误差可以通过软件校正，但应尽量选用失调电压较小的运放，这
样会降低设计难度。
5、 当电源阻抗或外部电阻网络阻值较大时，要考虑输入偏置电流的影响，同时零温漂的
放大器可以进一步降低宽温度应用范围里的系统调零难度。
6、 噪声：失调可以在后端校正，而噪声无法校正，要充分考虑运放的f
1。 7、 零点漂移和温度漂移：
直流应用时，多级直流放大器之间只能直接耦合，要求前段Q 点稳定，以避免影
响后级。但前级的零漂和温漂妨碍了这一点。因此必须选用调零端可方便调零和温漂小的运放，而输出噪声降为次要因素。
交流应用时，零漂和温漂可不必考虑，输出噪声或其他指标上升为主要因素，比
如高速带宽运放的使用。
8、 集成运放的调零问题
由于集成运放输入失调电压和输入失调电流的影响，当运放组成的线性电路输入
信号为零时，输出往往不为零。为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失调电流造成的误差进行补偿，这就是运放的调零。常用的调零方法有内部调零（如图a 所示）和外部调零（如图b 所示），对于没有内部调零端的运放，要采用外部调零方法。
图a 内部有调零端的调零方法
图b 内部没有调零的外部调零法
双极性输入型运放及CMOS 运放的特性与限制
1、 双极性输入的运放应用十分广泛，其中全部器件包括输入级都由双极性晶体管（三极管）
构成。其输入偏置和失调电流是数百nA ，偏置电压典型值是10mV ，开环输入阻抗是数百Ωk 。
2、 CMOS 运放有很高的输入阻抗，极低的偏置电流。其失调电压较双极性运放要高一些。
CMOS 放大器可以在轨至轨的范围内工作，因为其消耗功率小，适合于单电源和低电压应用。与双极型相比，CMOS 放大器的噪声一般更高。
3、 BiFET 运放是双极型场效应管（bipolar-field-effect ）晶体管的缩写。它结合了两种技术，
在前端或输入级使用FETS ，其它部分使用双极管。因而可以得到比双极型更宽的带宽，
-15V
更低的输入失调电流，更高的输入阻抗和更强的驱动能力。但输入失调电压一般比双极运放更高。
运放的性能指标1
1、运算放大器的静态计数指标
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，即为折算到输入端的失调电压，VIO 是表征运放内部的电路对称性的指标。
2）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，用于表征差分输入电流的大小。3）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，用于衡量差分对管输入电流的大小。
4）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。
5）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。
6）最大差模输入电压（maximum differential input voltage）
运放两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。7）最大共模输入电压（maximum common mode input voltage）
在保证运放正常工作的条件下，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。
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。
3）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，常用分贝表示。4）-3db带宽（-3db band width）
运算放大器的差模电压放大倍数，在高频段下降3db所对应的带宽。
5）单位增益带宽（BWG）（unit gain band width）
电压放大倍数下降到1时所对应的频率。
6）转换速率（压摆率）（slew rate）
反应运放对于快速变化的输入信号的响应能力。
7）等效输入噪声电压Vn（eguivolent 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。
运放的性能指标2
一、直流指标
1、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零时，两个输入端之间所加的补偿电压。它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。对于加密运放或
直流放大时，输入失调电压是一个十分重要的指标。对于双极性工艺的运放，输入失调电压在mV 10~1±之间；采用场效应管作输入级的，VIO 会更大一些。对于精密运放一般在1mV 以下。
2、 输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）VIO α：
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。这个参数实际上是对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VIO α在C A o
/20~10μ±。
3、 输入偏置电路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。IIB 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。双极性运放的IIB 在A nA μ1~10±之间，采用场效应管作为输入端的，IIB 一般低于1nA 。
4、 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。IIO 同样反映了运放内部电路的对称性，对称性越好，输入失调电流越小。对于精密运放或用于直流放大时，它是一个十分重要的指标。
输入失调电流对于小信号精密放大或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），输入失调电流是精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。
5、 输入失调电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）：
它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。这个参数实际上是对输入失调电流的补充。该指标一般只是在精密运放参数中给出，而且是在用于直流信号处理或是小信号处理时才需要关注。
6、 差模开环直流电压增益
它定义为当运放工作于线性区时，运放输出电压与差模输入电压的比值，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直流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。
7、 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。共模抑制比是一个十分重要的指标，它能够抑制差模输入中的共模干扰信号，一般运放的CMRR 在80~120dB 之间。
8、 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。
9、输入峰-峰值电压：
定义为当运放工作于线性区时，在指定的负载下，运放在当前大电源供电时，运放能够输出的最大电压幅度。除低电压运放外，一般运放的峰峰值电压大于V 10±。一般运放的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。
有的低压运放在输出级做了特殊的处理，使得负载端为ΩK 10时，其二端电压接近电源电压的50mV 以内，称为满幅输出运放，又称为轨至轨运放。
需要注意的是运放的输出电压峰峰值与负载有关，负载不同，输出峰峰值电压也不同；运放的正负输出端电压摆幅不一定相同。
10、最大共模输入电压
定义为与运放工作于线性区时，当运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电
压。一般定义为共模抑制比下降6dB 时，所对应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。
9、 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值。当运放两输入端允许加的输入电压超过最大差模输入电压时，可能可能造成运放输入级的损坏。
二、交流指标
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 ，所对应的信号频率。这个指标用于对很小信号的处理。
2、 单位增益带宽
定义为运放的闭环增益为1倍的条件下，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 （相当于运放输入信号的0.707）所对应的信号频率。
单位增益带宽等于输入信号的频率与该频率下的最大增益的乘积，换句话说，就是当知道了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。它用于选择合适的运放，这用于小信号的处理中运放选型。
3、 转化速率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。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，也就是说转换速率与闭环增益无关。它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/us 。目前的高速运放最高的SR 达到6000V/us ，这用于大信号处理中运放选型是很重要的。
4、 全功率带宽BW ：
定义为在额定负载下，运放的闭环增益为1倍的条件下，将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端，使运放输入幅度达到最大（允许一定的失真）的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近视地，全功率带宽op
V SR ?=π2（op V 是运放的峰值输出幅度），全功率带宽用于大信号处理中运放的选型。
5、 建立时间
建立时间定义为，在额定负载时，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增加到某一给定值时，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。该指标用于大信号处理中的运放选型。
6、 等效输入噪声电压
定义为屏蔽良好、无信号输入时的运放，在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压这算到运放输入端是。称为运放的输入噪声电压。对于宽带噪声普通运放的输入噪声电压有效值约为V μ20~10。
运放交流指标的进一步说明
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输入端，从运放输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3dB （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
单位增益带宽定义为：运放闭环增益为1倍的条件下，将一个恒幅正弦小信号输入到运放输入端，从运放输出端测得闭环电压增益下降了3dB 所对应的信号频率。
eg ：如果设计一个带宽为DC-100MHz 的放大器，放大电路的总增益为50倍，共三级放大，运算放大器的单位增益带宽为1GHZ ，请问如何估算每一级运放的带宽？
Answer ：运放的增益带宽积=增益*（-3dB 带宽），如果三级运放增益分配分别为2、5、5，对于第一级，它的-3dB 带宽=1000MHz/2=500MHz ；第二、第三级的增益都是5，那么它的-3dB 带宽=1000MHZ/5/1.4=140MHz ，所以，级联的总增益为50552=??。带宽为140MHz>100MHz ，符合设计要求。
Note1：估算放大器的带宽，要用到运放带宽积的概念，增益带宽积=增益*（-3dB 带宽），按专家给出的以上计算方法即可估算带宽。
Note2：第二、第三级运放带宽的第一种估算方法如下：即级联运放-3dB 上限频率带宽的计算方法如下： 第二级放大器的增益表达式：)](1[)2(2
2
2f f j A f j A +=π，其中2f 为第二级-3dB 带宽，第三级放大器的增益表达式为：)](1[)2(333f f j A f j A +=π，其中3f 为第三级-3dB 带宽。
这样，级联放大器的总增益表达式为：
)2()2()2(32f j A f j A f j A πππ?=
)](1)][(1[32f f j f f j A
++= 设2
|||)2(|j A f j A h =π 所以2])(1[])(1[23
22=+?+f f f f h h ，其中h f 为级联放大器的-3dB 带宽。 得到232211
1
f f f h +=
因为MHz f f 20032== 故MHz f h 4.1412002
1=?= Note1：对于同相放大电路，其3dB 带宽=闭环增益
单位增益带宽 2、 对于反相放大电路，其闭环增益带宽闭环增益单位增益带宽+=
1 3、 对于只有在仅存一个主极点的运放（主极点补偿），才会有增益带宽积=单位增益带宽
4、 对于多于一个极点的运放，增益带宽>单位增益带宽。
Note 2：运放的可用带宽取决于增益。
）增益带宽积（）带宽（）增益（GBW Bandwidth Gain =?（product ）
Eg 、如果一个运放的GBW 为1MHz 。当它放大100倍时，可用带宽理论上只有10KHz 。这个规律只适用电压型运放（VFB ），对于电流型（CFB ）运放就不适用。
运放外围电阻的选择
精密应用时，应选用千欧姆级的电阻。
2、 多数精密运放的输出电流驱动能力在数十毫安，难以带动百欧姆级以下的反馈电阻。
3、 功耗也是重要原因，电阻越小，R
V 2
会导致更大的功耗，精密类应用常常是低功耗要求，而且减少功耗可以避免分离元件和运放发热从而可以减少温漂误差
4、 在反相和差分放大器中，要充分考虑运放和输入信号源的输入阻抗，由于反馈电阻网络
的作用，使得运放的输入阻抗降低，这时选择ΩK 10,这是ΩK 100收的电阻要看输入源的阻抗。
5、 之所以双极型运放电阻可选ΩK 10，JFET 和CMOS 型的电阻可选ΩK 100，主要是双
极型输入偏置电流比JFET 、CMOS 的大（双极型输入偏置电流一般是nA 级，JFET 和CMOS 型输入偏置电流一般是pA 级），输入偏置电流与输入电阻、反馈电阻作用后会产生失调电压。
6、 但是电阻不是越大越好，选择大的电阻要小心其热噪声，电阻热噪声常常成为精密运放
电路的主要噪声来源。
高速应用时，一般选择Ω100或Ω10级的电阻。
1、 高速应用时，不能选择K 欧姆级的电阻的一个重要原因是，输入和输出寄生电
容和大电阻作用后，会大大降低运放的带宽，甚至在反馈系统中，引入低频（相
对于高速运放的单位增益带宽而言）极点，使得运放不稳定。
2、 高速应用时，输入源阻抗一般是Ω50，容易匹配。
3、 高速运放带负载能力强，百欧姆级以下的反馈电阻通常不是问题。
VFB （电压反馈型）运放和CFB （电流反馈型）运放的区别
如果比较CFB 型运放和VFB 型运放，你会发现VFB 型运放在某些方面，具有一定的
优势。利用电流反馈拓扑可知，输入偏置电流并没有系统的配置。同相输入比反相输入阻抗更大，通常具有更低的输入偏置电流。反相输入偏置电流通常比较大，如果偏置电流必须流过大电阻的话，这样做可能导致输入电压偏移。
如果需要高精度的输入偏置电压，那么VFB 型运放通常是较好的选择，但其使出电流带负载能力弱，CFB 型运放则带负载能力强。CFB 型运放的缓冲器配置需要一个反馈电阻，而VFB 型运放可以采样直接短路连接，CFB 型运放的反馈环路中，电容会引起不稳定，一些常用的电路拓扑不适合于CFB 型运放，对于大多数这些电路，需要重新设计原理图以满足CFB 型运放工作需求。
集成电路的振荡问题
运算放大器是一个高增益的多级放大器，随着频率的上升，附加相移会越来越大，可能使负反馈变成正反馈而满足振荡的相位条件。如果接成深度负反馈，而AF>1,又很容易满足振荡的幅度条件，从而产生自激振荡。
为使放大器能够正常工作，首先要避免元器件布局、
布线不合理带来的正反馈，要尽量减小分布电容，降低个
接地点之间的地线阻抗，然后才考虑进行内部补偿或外加相位补偿网络以消除自激振荡。尤其在CFB 型运放等高速器件的选用中，要仔细考虑的事情之一就是电路本身的布局线设计。表面安装的陶瓷电源旁路电容要非常靠近该
器件，典型距离小于3mm 。 下面的电路是VFB 型放相位补偿使用电路的一个例子
为了防止其它电路的信号通过公共电源内阻耦合进
入运放，造成它激低频振荡或高频振荡，应在集成运放的正、负供电源的输入端对地分别加入一电解电容（10uf ）和一高频滤波电容（0.01uf ）。
Note1：一般而言，CFB 的稳定性取决于反馈电阻f R 的取值，f R 的电阻值越小，带宽越宽，输出噪声降低，但稳定性减小。f R 电阻值增大，稳定性增加。通常，f R 的取值随不同的CFB 的不同而变化。
2、 对于VFB ，输出产生振荡时，一般做法是在f R 二端并联pF 级电容，以补偿相移，消除
振荡，这样做法在CFB 上是绝对禁止的。
3、 对于CFB ，TI 公司推荐做法是使用6.8uf 电解电容和0.1uf 的陶瓷电容并联，放在工作
电源引脚盘，并特别强调0.1uf 靠近电源引脚。
电容的阻抗特性及去耦电容的作用
电容模型如右图所示，电容的阻抗特性可在系统最
敏感
的频率上形成低通滤波器。非理想电容模型的阻抗
在自谐振频率o f 处下陷，自谐振时容抗和感抗相互抵V i
o
C 1f o
Frequencey
消，只留下阻性分量。LC f o π21
=。当外加信号频率大于o f 时，阻抗随f 增加而呈感性
()L j X L ω=。因此，滤波器中的电容当工作在接近或高于o f 时，此种特性会令滤波效果变差。但是如果选择旁路电容将特定的高频分量o f 旁路接地，则此时电容的自谐振特性就可以派上用场了。注意，在非理想电容模型中，阻抗的最小值通常取决于其自谐振频率和低引脚电感。故最佳选择是表面贴电容。
去耦电容在集成电路电源和地之间有两种作用：一个是本集成电路的蓄能电容，它可以减少本级信号通过电源引脚耦合出去干扰其他电路；另一个作用是旁路掉其他电路耦合过来的噪声。数字电路中典型的去耦电容是0.1uf 。这个电容的分布电感的典型值是5uH ，因此自谐振频率大约在7MHz 左右，也就是说，对于10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果，对于40MHz 以上的噪声几乎不起作用。
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电机和电源控制应用放大器 针对电机和电源控制解决方案，ADI公司提供齐全的产品系列以优化系统级和应用导向设计。ADI公司的放大器产品在电流检测和电压检测应用中具有许多优势。 欲了解有关电机和电源控制应用的更多信息，请访问：https://www.doczj.com/doc/c115744985.html,/zh/motorcontorl
健器械的未来。 脉搏血氧仪功能框图
小信号放大器选型总结 李杨2011/12/30 一、小信号放大器选型的几项重要指标 ⑴、电源电压：根据实际需求选择具有合适的工作电压的放大器。 ⑵、放大器精度：放大器的精度主要与输入偏置电压（ V）相关，并分别随温度 os 漂移，电源抑制比（PSRR）以及共模抑制比（CMRR）变化。精密型一般是指具有低输入偏执电压及低输入偏置电压温度漂移的运算放大器。放大小信号需要采用高精密度的运算放大器。 ⑶、增益带宽积（GWB）：电压反馈型运算放大器的增益带宽积决定了其在某项 应用中的有效带宽。将增益带宽积除以应用中的实际闭环增益，便可大致估算出实际可用带宽。增益带宽积是恒定的常数。选择大带宽/转换速率（slew rate）的运算放大器，能够实现更低的失真，更卓越的线性度、更佳的增益准确度。 4、电压噪声：放大器产生的噪声将会限制系统的最大动态范围、准确度和分辨率。 地电压噪声能够改善精确度。 5、输出偏置电流：当与源阻抗或反馈阻抗相互作用将产生偏置误差。具有高源阻 抗或高反馈阻抗的应用，通常需要有较低的输入偏置电流。场效应（FET）输入及COMS运算放大器一般都能够提供很低的输入偏置电流。 6、转换速率：放大器的最大变化速率。当驱动大信号至高频时，转换速率是一个 很重要的参数。一个运算放大器的最大可用带宽取决于其转换速率。 二、运算放大器选择需要注意的问题 1、输入信号的幅度大小 为确保因输入信号而产生的错误最小化，微小输入信号需要高精度（例如低偏执电压）的放大器，以确保放大信号输出的电压范围涵盖了所需的放大输出的信号范围 2、放大器周围环境的变化 运算放大器对于温度的变化极为敏感，因此，考虑偏置电压随温度偏移很重要 3、共模电压 一般需要确保运算放大器工作在其共模电压范围内，并保证足够的共模抑制比（CMRR）。共模电压会导致额外的偏置电压。 4、电源电压是否会改变 电源电压的改变会影响到偏置电压，这对使用电池供电的放大器尤为重要。三、集成运放的主要技术指标 集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端，还有其他以连接电源电压等的引出端。两个输入端中，一个与输出端为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端。 运算放大器的符号如下图所示。其中反相输入端和同相输入端分别用符号“－”和“＋”标明。
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
目录 一、绪言 (7) 二、电路设计 (8) 设计要求 (8) 设计方案 (8) 1、电路原理 (8) 2、主要器件选择 (9) 3、电路仿真 (10) 三、电路焊接 (13) 四、电路调试 (14) 1、仪表放大电路的调试 (14) 2、误差分析 (15) 五、心得体会 (18) 六、参考文献 (19)
绪言 智能仪表仪器通过传感器输入的信号，一般都具有“小”信号的特征：信号幅度很小(毫伏甚至微伏量级)，且常常伴随有较大的噪声。对于这样的信号，电路处理的第一步通常是采用仪表放大器先将小信号放大。放大的最主要目的不是增益，而是提高电路的信噪比；同时仪表放大器电路能够分辨的输入信号越小越好，动态围越宽越好。仪表放大器电路性能的优劣直接影响到智能仪表仪器能够检测的输入信号围。本文从仪表放大器电路的结构、原理出发，设计出仪表放大器电路实现方案，通过分析，为以后进行电子电路实验提供一定的参考。 在同组成员帅威、智越的共同努力下，大家集思广益，深入探讨了实验过程中可能出现的各种问题，然后分工负责个部分的工作，我和帅威负责前期的电路设计和器件的采购，后期的焊接由智越完成，最后的调试由我们三个人共同完成。本报告在做实验以及其他同学提出的富有建设性意见的基础上由我编写，报告中难免会有不足或疏漏之处，还望大家指正为谢！
第一章电路设计 一、设计要求 1、电路放大倍数>3000倍 2、输入电阻>3000kΩ 3、输出电阻＜300Ω 二、设计方案 1、电路原理 仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比(即共模抑制比CMRR)得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，RF和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=(1+2R1／Rg)(Rf／R3)。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。
运放带宽相关知识！ 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（转） 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，既功率带宽，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。 运放关于带宽和增益的主要指标以及定义 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
运放参数解释及常用运放选型 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数据手册上截取，其它内容都整理自网络。 极限参数 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的极限参数如下： 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。NE5532的直流指标如下：
输入失调电压Vos 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）ΔVos/ΔT 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Ios 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。 Input bias current（偏置电流）是运放输入端的固有特性，是使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端电流的平均值。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。 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。
如何选择运放？ 您坐下来为您的电路选择合适的运算放大器(op amp) 时，首先要做的便是确定系统通过该放大器进行传输的信号带宽。一旦您确定下来这一点，您便可以开始寻找正确的放大器。来自高速设计专家的告诫是：您应该避免使用相对您的应用而言速度过快的模拟器件。因此，您要尽量选择一种闭环带宽稍高于信号最大频率的放大器。 它听起来好像是一种较好的产品选择方案，但是这种设计方法将可能会给您的应用板带来灾难性的后果。在实验室中，您可能会发现当您将应用最大频率的输入正弦波信号置入系统时，您放大器的输出信号并未穿过希望的全刻度模拟范围。信号增益远低于预期。您放大器的转换速率（slew rate ——SR）等级超出所需。另外，您并没有驱动放大器输出至电源轨中。哪里出错了呢？ 不要再反复检查您的电阻值了！在增益单元中设计某个放大器时，为这项工作选择备选放大器时您需要了解一些事情。例如，您的信号最大带宽(SBW) 是多少？放大器闭环噪声增益(NG)是多少，以及考虑中的放大器的增益带宽产品(GBWP，我认为应该是增益带宽积GBW更合适) 是什么？另外，您想要容许多少增益误差？闭环噪声增益就是放大器增益，就像一个小电压源与运算放大器同相输入串联。 让我们通过例子来说明这个问题。例如，以1 MHz信号带宽(SBW) 开始，图1 所示放大器电路噪声增益（NG = 1 + 9R/R）为10V/V。图1还显示了具有相对于该电路刚好足够带宽的放大器的开
环频率响应；或者您认为合适的开环频率响应。放大器GBWP 为16 MHz。 由图1 所示可知，像它这样的运算放大器可以支持1 MHz 频率10 V/V (20 dB) 的增益，但我们需要进一步研究。SBW 开环增益曲线的增益为： 在我们的例子中，1 MHz频率下放大器的开环增益(AVOL-SBW) 等于16 V/V。但是，没什么好抱怨的。该电路的闭环增益误差等于NG/(AOL-SBW + NG)。在我们的例子中，1 MHz 闭环增益误差等于0.385，即38.5% 的增益误差！ 就该电路而言，如果您想要容许放大器0.05 的增益误差，同时您知道因产品和温度的不同，放大器的GBWP 会改变30% 最大值，则您需要一个具有247 MHz GBWP 的放大器。产品选择部分的指导公式如下：
CA3130 高输入阻抗运算放大器Intersil[DA TA] 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(NS[DATA])带宽四运算放大器KA347 LF351 BI-FET单运算放大器NS[DA TA] LF353 BI-FET双运算放大器NS[DA TA] LF356 BI-FET单运算放大器NS[DA TA] LF357 BI-FET单运算放大器NS[DA TA] LF398 采样保持放大器NS[DATA] LF411 BI-FET单运算放大器NS[DATA] LF412 BI-FET双运放大器NS[DA TA] LM124 低功耗四运算放大器( 军用档 ) NS[DATA]/TI[DATA] LM1458 双运算放大器NS[DATA] LM148 四运算放大器NS[DATA] LM224J 低功耗四运算放大器(工业档 ) NS[DATA]/TI[DA TA] LM2902 四运算放大器NS[DATA]/TI[DATA] LM2904 双运放大器NS[DATA]/TI[DA TA] LM301 运算放大器 NS[DATA] LM308 运算放大器 NS[DATA] LM308H运算放大器（金属封装）NS[DATA] LM318 高速运算放大器NS[DATA] LM324(NS[DATA]) 四运算放大器HA17324,/LM324N(TI) LM348 四运算放大器NS[DATA] LM358 NS[DATA]通用型双运算放大器HA17358/LM358P(TI) LM380 音频功率放大器NS[DATA] LM386-1 NS[DATA]音频放大器NJM386D,UTC386 LM386-3 音频放大器NS[DATA] LM386-4 音频放大器NS[DATA] LM3886 音频大功率放大器NS[DATA] LM3900 四运算放大器 LM725 高精度运算放大器NS[DATA] LM733 带宽运算放大器 LM741 NS[DATA]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TI[DATA] NE5534 高速低噪声单运算放大器TI[DATA] NE592 视频放大器 OP07-CP 精密运算放大器TI[DA TA] OP07-DP 精密运算放大器TI[DATA] TBA820M小功率音频放大器ST[DATA] TL061 BI-FET单运算放大器 TI[DATA] TL062 BI-FET双运算放大器TI[DATA] TL064 BI-FET四运算放大器TI[DATA]
下面是我上月25号整理的，当时偶然发现我就趋值班的时间整理了一下，现在整理一下供大家点评。下面有下划线的地方是我修改过的（方括号［］内是原译和本人观点），我觉得这样比较通顺一点，正文中的黑体处属于准确性明显不足的地方。今天还发现了一个明显是错误的地方，呆会帖出来，大家看看是不是？ 信号放大与 CMR ［原译：仪表放大器是一种放大两输入信号电压之差而抑制对两输入端共模的任何信号的器件。----观点：原文说得好好的，但译出了一种洋味，特别是那个“对”字，纯属多余又影响理解。|| 原文：An instrumentation amplifier is a device that amplifies the dif ference between two input signal voltages while rejecting any signals that are common to both inputs. 抑制这两个输入端共模信号的器件，因此，仪表放大器在从传感器和其它信号源提取微弱信号时提供非常重要的功能。 共模抑制（CMR）是指抵消任何共模信号（［原译：两输入端电位相同----观点：两个输入端的电位|| 原文：the same potential on both inputs］）同时放大差模信号（两输入端的电位差）的特性，这是仪表放大器所提供的最重要的功能（阅读附注：也可以说是表现最突出、最有吸引力的功能/性能）。［原译：DC 和交流（AC）CMR 两者都是仪表放大器的重要技术指标----观点：意思没错，就是有点“涩”，翻译时加上CMR的中文意思更多方便更语言化一点，但那个“两者”是没有必要加进去了。|| 原文：Both dc and ac common-mode rejection are important in-amp specifications.］直流和交流的共模抑制CMR都是它的重要技术指标。［原译：使用现代任何质量合格的仪表放大器都能将由于DC 共模电压（即，出现在两输入端的DC 电压）产生的任何误差减小到80 dB 至120 dB。----观点：理由同上句，但读者要注意原文并没有说交流共模抑制也能达到8 0～120dB。|| 原文：Any errors due to dc common-mode voltage (i.e., dc v oltage present at both inputs) will be reduced 80 dB to 120 dB by any mo dern in-amp of decent quality 共模电压（即出现在两输入端的直流电压）产生的任何误差减小到80～120dB。 然而，［原译：如果AC CMR 不够大会产生一种很大的时变误差。因为它通常随着频率产生很大变化，所以要在仪表放大器的输出端消除它是困难的。幸好大多数现代单片集成电
运放分类及选型 对于较大音频、视频等交流信号，选SR （转换速率）大的运放比较合适。 对于处理微弱的直流信号的电路，选用精度比较高的运放比较合适（即失调电流，失调电压及温漂均比较小） 运算放大器大体上可以分为如下几类： 1、 通用型运放 2、 高阻型运放 3、 低温漂型运放 4、 高速型运放 5、 低功耗型运放 6、 高压大功率型运放 1、 通用型运放 其性能指标能适合于一般性（低频以及信号变化缓慢）使用，例如741A μ，LM358（双运放），LM324及场效应管为输入级的LF356. 2、 高阻型运放 这类运放的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小。实现这些指标的主要措施是利用场效应管的高输入阻抗的特点，但这类运放的输入失调电压较大。 这类运放有LF356、LF355、LF347、CA3130、CA3140等 3、 低温漂型运放 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，希望运放的失调电压要小，且不随温度的变化而变化。底温漂型运放就是为此设计的。 目前常用的低温漂型运放有OP07、OP27、OP37、AD508及MOSFET 组成的斩波稳零型低温漂移器件ICL7650等。 4、 高速型运放 在快速A/D 及D/A 以及在视频放大器中，要求运放的转换速率SR 一定要高，单位增益带宽BWG 一定要足够大。高速型运放的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、175A μ等。其SR=50~70V/ms 5、 低功耗型运放 由于便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功耗的运放。 常用的低功耗运放有TL-022C ，TL-160C 等。 6、 高压大功率型运放 运放的输出电压主要受供电电源的限制。在普通运放中，输出的电压最大值一般仅有几十伏，输出电流仅几十毫安，若要提高多输出电压或输出电流，运放外部必须要加辅助电路。 高压大功率运放外部不需要附加任何电路，即可输出高电压和大电流。D41运放的电源电压可达V 150±，791A μ运放的输出电流可达1A 。 Not e1：精密运放是指漂移和噪声非常低、增益和共模抑制比非常高的运放。这类运放的温度漂移一般低于C V ? /1μ Note 2：高输入阻抗运放是指采用结型场效应管或MOS 管做的输入级集成运放。它的一个附带特性是转换速度比较高。高输入阻抗运放应用十分广泛，如采样-保持电路、积分器、对数放大器、测量放大器、带通滤波器等。
常用芯片型号大全 4N35/4N36/4N37 "光电耦合器" AD7520/AD7521/AD7530/AD7521 "D/A转换器" AD7541 12位D/A转换器 ADC0802/ADC0803/ADC0804 "8位A/D转换器" ADC0808/ADC0809 "8位A/D转换器" ADC0831/ADC0832/ADC0834/ADC0838 "8位A/D转换器" CA3080/CA3080A OTA跨导运算放大器 CA3140/CA3140A "BiMOS运算放大器" DAC0830/DAC0832 "8位D/A转换器" ICL7106,ICL7107 "3位半A/D转换器" ICL7116,ICL7117 "3位半A/D转换器" ICL7650 "载波稳零运算放大器" ICL7660/MAX1044 "CMOS电源电压变换器" ICL8038 "单片函数发生器" ICM7216 "10MHz通用计数器" ICM7226 "带BCD输出10MHz通用计数器" ICM7555/7555 CMOS单/双通用定时器 ISO2-CMOS MT8880C DTMF收发器 LF351 "JFET输入运算放大器" LF353 "JFET输入宽带高速双运算放大器" LM117/LM317A/LM317 "三端可调电源" LM124/LM124/LM324 "低功耗四运算放大器" LM137/LM337 "三端可调负电压调整器" LM139/LM239/LM339 "低功耗四电压比较器"
LM158/LM258/LM358 "低功耗双运算放大器" LM193/LM293/LM393 "低功耗双电压比较器" LM201/LM301 通用运算放大器 LM231/LM331 "精密电压—频率转换器" LM285/LM385 微功耗基准电压二极管 LM308A "精密运算放大器" LM386 "低压音频小功率放大器" LM399 "带温度稳定器精密电压基准电路" LM431 "可调电压基准电路" LM567/LM567C "锁相环音频译码器" LM741 "运算放大器" LM831 "双低噪声音频功率放大器" LM833 "双低噪声音频放大器" LM8365 "双定时LED电子钟电路" MAX038 0.1Hz-20MHz单片函数发生器 MAX232 "5V电源多通道RS232驱动器/接收器" MC1403 "2.5V精密电压基准电路" MC1404 5.0v/6.25v/10v基准电压 MC1413/MC1416 "七路达林顿驱动器" MC145026/MC145027/MC145028 "编码器/译码器" MC145403-5/8 "RS232驱动器/接收器" MC145406 "RS232驱动器/接收器"
1、输入失调电压（Input Offset Voltage） V OS 若将运放的两个输入端接地，理想运放输出为零，但实际运放输出不为零。此时，用输出电压除以增益得到的等效输入电压称为输入失调电压。 其值为数mV，该值越小越好，较大时增益受到限制。 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。 本文来自: https://www.doczj.com/doc/c115744985.html, 原文网址： https://www.doczj.com/doc/c115744985.html,/info/analog/3366_2.html 2、输入失调电压的温漂（Input Offset Voltage Drift），又叫温度系数 TC V OS 一般为数uV/.C 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/℃。 本文来自: https://www.doczj.com/doc/c115744985.html, 原文网址： https://www.doczj.com/doc/c115744985.html,/info/analog/3366_2.html 3、输入偏置电流（Input Bias Current） I BIAS 运放两输入端流进或流出直流电流的平均值。 对于双极型运放，该值离散性较大，但却几乎不受温度影响；而对于MOS型运放，该值是栅极漏电流，值很小，但受温度影响较大。 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。
小信号放大器选型指南 小信号放大器选型的几项重要指标 ⑴、电源电压：根据实际需求选择具有合适的工作电压的放大器。 ⑵、放大器精度：放大器的精度主要与输入偏置电压（osV）相关，并分别随温度漂移，电源抑制比（PSRR）以及共模抑制比（CMRR）变化。精密型一般是指具有低输入偏执电压及低输入偏置电压温度漂移的运算放大器。放大小信号需要采用高精密度的运算放大器。⑶、增益带宽积（GWB）：电压反馈型运算放大器的增益带宽积决定了其在某项应用中的有效带宽。将增益带宽积除以应用中的实际闭环增益，便可大致估算出实际可用带宽。增益带宽积是恒定的常数。选择大带宽/转换速率（slew rate）的运算放大器，能够实现更低的失真，更卓越的线性度、更佳的增益准确度。 4、电压噪声：放大器产生的噪声将会限制系统的最大动态范围、准确度和分辨率。地电压噪声能够改善精确度。 5、输出偏置电流：当与源阻抗或反馈阻抗相互作用将产生偏置误差。具有高源阻抗或高反馈阻抗的应用，通常需要有较低的输入偏置电流。场效应（FET）输入及COMS运算放大器一般都能够提供很低的输入偏置电流。 6、转换速率：放大器的最大变化速率。当驱动大信号至高频时，转换速率是一个很重要的参数。一个运算放大器的最大可用带宽取决于其转换速率。 二、运算放大器选择需要注意的问题 1、输入信号的幅度大小 为确保因输入信号而产生的错误最小化，微小输入信号需要高精度（例如低偏执电压）的放大器，以确保放大信号输出的电压范围涵盖了所需的放大输出的信号范围 2、放大器周围环境的变化 运算放大器对于温度的变化极为敏感，因此，考虑偏置电压随温度偏移很重要 3、共模电压一般需要确保运算放大器工作在其共模电压范围内，并保证足够的共模抑制比（CMRR）。共模电压会导致额外的偏置电压。 4、电源电压是否会改变 电源电压的改变会影响到偏置电压，这对使用电池供电的放大器尤为重要。 三、集成运放的主要技术指标 集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端，还有其他以连接电源电压等的引出端。两个输入端中，一个与输出端为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端。 运算放大器的符号如下图所示。其中反相输入端和同相输入端分别用符号“－”和“＋”标明 为了描述集成运放的性能，提出了许多项技术指标，现将常用的几项分别介绍如下： 一、开环差模电压增益Aod Aod是指运放在无外加反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。Aod是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望Aod为无穷大。实际集成运放一般Aod为100dB 左右，高质量的集成运Aod可达140dB以上。 二、输入失调电压U10 它的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。其数值表征了输入级差分对管UBE（或场效应管UGS）失配的程度，在一定程度上了反映温漂的大小。一般运放的U10值为1～10mV，高质量的在1mV以下。 三、输入失调电压温漂ΑU10
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数据手册上截取，其它内容都整理自网络。 极限参数 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的极限参数如下： 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。NE5532的直流指标如下： 输入失调电压Vos 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）ΔVos/ΔT 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Ios 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。 Input bias current（偏置电流）是运放输入端的固有特性，是使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端电流的平均值。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。 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。 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。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。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。
如何选择仪表放大器_仪表放大器的选择分析 什么是仪表放大器这是一个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR，低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。 随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器，且优于运算放大器。仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点，使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。仪表放大器的 2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。 仪表放大器构成原理仪表放大器电路的典型结构如图1所示。它主要由两级差分放大器电路构成。其中，运放A1，A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比（即共模抑制比CMRR）得到提高。这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR 要求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4，Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。在R1=R2，R3=R4，Rf=R5的条件下，图1电路的增益为：G=（1+2R1/Rg）Rf/R3。由公式可见，电路增益的调节可以通过改变Rg阻值实现。 仪表放大器特点●高共模抑制比 共模抑制比（CMRR）则是差模增益（A d）与共模增益（Ac）之比，即：CMRR = 20lg
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1.1运放的典型设计和应用 1.1.1运放的典型应用 运放的基本分析方法：虚断，虚短。对于不熟悉的运放应用电路，就使用该基本分析方法。 运放是用途广泛的器件，接入适当的反馈网络，可用作精密的交流和直流放大器、有源滤波器、振荡器及电压比较器。 1) 运放在有源滤波中的应用 图有源滤波 上图是典型的有源滤波电路（赛伦-凯电路，是巴特沃兹电路的一种）。有源滤波的好处是可以让大于截止频率的信号更快速的衰减，而且滤波特性对电容、电阻的要求不高。 该电路的设计要点是：在满足合适的截止频率的条件下，尽可能将R233和R230的阻值选一致，C50和C201的容量大小选取一致（两级RC电路的电阻、电容值相等时，叫赛伦凯电路），这样就可以在满足滤波性能的情况下，将器件的种类归一化。 其中电阻R280是防止输入悬空，会导致运放输出异常。 滤波最常用的3种二阶有源低通滤波电路为 巴特沃兹，单调下降，曲线平坦最平滑； 切比雪夫，迅速衰减，但通带中有纹波； 贝塞尔（椭圆），相移与频率成正比，群延时基本是恒定。
二阶有源低通滤波电路的画法和截止频率 2) 运放在电压比较器中的应用 R785K1 ACH_BF1 FREN1 U85PS2801-1 12 43 R273 1K R274 1K C213 22nF FREN1 R292200K -+ U87B LM393DR2G 567 R2751K 图 电压比较 上图是典型信号转换电路，将输入的交流信号，通过比较器LM393，将其转化为同频率的方波信号（存在反相，让软件处理一下就可以），该电路在交流信号测频中广泛使用。 该电路实际上是过零比较器和深度放大电路的结合。 将输出进行（1+R292/R273）倍的放大，放大倍数越高，方波的上升边缘越陡峭。 该电路中还有一个关键器件的阻值要注意，那就是R275，R275决定了方波的上升速度。 3) 恒流源电路的设计 如图所示，恒流原理分析过程如下： U5B （上图中下边的运放）为电压跟随器，故V4 V1=; 由运算放大器的虚短原理，对于运放U4A （上图中上边的运放）有： V5 V3=；
器件名称制造商简介 μA741 TI 单路通用运放 μA747 TI 双路通用运放 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 输入微微安培电流双极性运放 AD706 ADI 输入微微安培电流双极性双运放AD707 ADI 超低漂移运放 AD708 ADI 超低偏移电压双运放 AD711 ADI 精密,低成本,高速BiFET运放 AD712 ADI 精密,低成本,高速BiFET双运放 AD713 ADI 精密,低成本,高速BiFET四运放 AD741 ADI 低成本,高精度IC运放 AD743 ADI 超低噪音BiFET运放 AD744 ADI 高精度,高速BiFET运放 AD745 ADI 超低噪音,高速BiFET运放 AD746 ADI 超低噪音,高速BiFET双运放 AD795 ADI 低功耗,低噪音,精密的FET运放AD797 ADI 超低失真,超低噪音运放 AD8022 ADI 高速低噪,电压反馈双运放 AD8047 ADI 通用电压反馈运放 AD8048 ADI 通用电压反馈运放 AD810 ADI 带禁用的低功耗视频运放 AD811 ADI 高性能视频运放 AD812 ADI 低功耗电流反馈双运放 AD813 ADI 单电源,低功耗视频三运放 AD818 ADI 低成本,低功耗视频运放 AD820 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD822 ADI 单电源,FET输入,满幅度低功耗运放AD823 ADI 16MHz,满幅度,FET输入双运放 AD824 ADI 单电源,满幅度低功耗,FET输入运放AD826 ADI 高速,低功耗双运放 AD827 ADI 高速,低功耗双运放 AD828 ADI 低功耗,视频双运放 AD829 ADI 高速,低噪声视频运放 AD830 ADI 高速,视频差分运放 AD840 ADI 宽带快速运放 AD841 ADI 宽带,固定单位增益,快速运放 AD842 ADI 宽带,高输出电流,快速运放 AD843 ADI 34MHz,CBFET快速运放 AD844 ADI 60MHz,2000V/μs单片运放