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集成运放的性能主要参数及国标测试方法集成运放的性能可用一些参数来表示。
集成运放的主要参数：1．开环特性参数（1）开环电压放大倍数Ao。
在没有外接反馈电路、输出端开路、在输入端加一个低频小信号电压时，所测出输出电压复振幅与差动输入电压复振幅之比值，称为开环电压放大倍数。
Ao越高越稳定，所构成运算放大电路的运算精度也越高。
（2）差分输入电阻Ri。
差分输入电阻Ri是运算放大器的主要技术指标之一。
它是指：开环运算放大器在室温下，加在它两个输入端之间的差模输入电压变化量△V i与由它所引起的差模输入电流变化量△I i之比。
一般为10k~3M，高的可达1000M以上。
在大多数情况下，总希望集成运放的开环输入电阻大一些好。
（3）输出电阻Ro。
在没有外加反馈的情况下，集成运放在室温下其输出电压变化与输出电流变化之比。
它实际上就是开环状态下集成运放输出级的输出电阻，其大小反映了放大器带负载的能力，Ro通常越小越好，典型值一般在几十到几百欧。
（4）共模输入电阻Ric。
开环状态下，两差分输入端分别对地端呈现的等效电阻，称为共模输入电阻。
（5）开环频率特性。
开环频率特性是指：在开环状态下，输出电压下降3dB所对应的通频带宽，也称为开环-3dB带宽。
2.输入失调特性由于运算放大器输入回路的不对称性，将产生一定的输入误差信号，从而限制里运算放大器的信号灵敏度。
通常用以下参数表示。
（1）输入失调电压Vos。
在室温及标称电源电压下，当输入电压为零时，集成运放的输出电位Vo0折合到输入端的数值，即：Vos=Vo0/Ao失调电压的大小反映了差动输入级元件的失配程度。
当集成运放的输入端外接电阻比较小时。
失调电压及其漂移是引起运算误差的主要原因之一。
Vos一般在mV级，显然它越小越好。
（2）输入失调电流Ios。
在常温下，当输入信号为零时，放大器两个输入端的基极偏置电流之差称为输入失调电流。
即：Ios=Ib- — Ib+式中Ib-、Ib+为放大器内两个输入端晶体管的基极电流。
简述理想化集成运放的参数要求及特点理想化集成运放是一种高度理想化的运放模型，它具有一系列特定的参数要求和特点。
在中心扩展下，我将详细阐述这些要求和特点。
理想化集成运放的参数要求包括：1. 增益（Gain）：理想化集成运放的增益应当趋近于无穷大，即具有无穷大的放大能力。
这意味着它可以将微小的输入信号放大到较大的幅度，以便于后续的处理和分析。
2. 带宽（Bandwidth）：理想化集成运放应具有无限的带宽，即可以传输任何频率的信号，而不会出现失真或衰减。
这使得它可以处理宽带信号，并适用于各种应用领域。
3. 输入阻抗（Input Impedance）：理想化集成运放的输入阻抗应当趋近于无穷大，以确保输入信号的准确性和稳定性。
它应该能够接受来自各种输入源的信号，而不会对它们产生影响。
4. 输出阻抗（Output Impedance）：理想化集成运放的输出阻抗应当趋近于零，以确保输出信号的准确性和稳定性。
它应该能够驱动各种负载，并提供与输入信号相匹配的输出电压。
5. 共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio，CMRR）：理想化集成运放的CMRR应当趋近于无穷大，以消除来自共模信号的干扰。
它应该能够有效地抑制共模干扰，使得输出信号只包含差模信号。
6. 温漂（Temperature Drift）：理想化集成运放的温漂应当趋近于零，以确保其参数在不同温度下的稳定性。
它应该能够在不同的工作环境中保持一致的性能。
理想化集成运放具有以下特点：1. 理想化集成运放具有高增益和高输入阻抗，可以将输入信号放大到足够的幅度，并准确地接收输入信号，从而实现对信号的精确处理。
2. 理想化集成运放具有宽带宽和低输出阻抗，可以传输和驱动各种频率和负载，适用于不同的应用场景。
3. 理想化集成运放具有良好的共模抑制比，可以有效地抑制共模干扰，提供纯净的差模输出。
4. 理想化集成运放具有稳定的温漂特性，可以在不同的工作温度下保持一致的性能，确保信号的准确性和稳定性。
第5章集成运算放大电路（上一章介绍的用三极管、场效应管等组成的放大电路称为分立元件电子电路。
）集成电路：如果在一块微小的半导体基片上，将用晶体管（或场效应管）组成的实现特定功能的电子电路制造出来，这样的电子电路称为集成电路。
（集成电路是一个不可分割的整体，具有其自身的参数及技术指标。
模拟集成电路种类较多，本章主要介绍集成运算放大电路。
）本章要求：（1）了解集成运放的基本组成及主要参数的意义。
（2）理解运算放大器的电压传输特性，理解理想运算放大器并掌握其基本分析方法。
（3）理解用集成运放组成的比例、加减、微分和积分运算电路的工作原理。
（4）理解电压比较器的工作原理和应用。
5.1集成运算放大器简介5.1.1集成运算放大器芯片集成运算放大器是一种具有很高放大倍数的多级直接耦合放大电路。
是发展最早、应用最广泛的一种模拟集成电路。
集成运算放大器简称运放，是一种多端集成电路。
集成运放是一种价格低廉、用途广泛的电子器件。
早期，运放主要用来完成模拟信号的求和、微分和积分等运算，故称为运算放大器。
现在，运放的应用已远远超过运算的范围。
它在通信、控制和测量等设备中得到广泛应用。
1、集成电路的概念（1）集成电路：禾U用半导体的制造工艺，把晶体管、电阻、电容及电路连线等做在一个半导体基片上，形成不可分割的固体块。
集成电路优点：工作稳定、使用方便、体积小、重量轻、功耗小。
（2）集成电路分类：模拟、数字集成电路；单极型、双极型集成电路，小、中、大、超大规模集成电路。
①模拟集成电路：以电压或电流为变量，对模拟量进行放大、转换、调制的集成电路。
（可分为线性集成电路和非线性集成电路。
）②线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成线性关系的电路，如集成运算放大器。
③非线性集成电路：输入信号和输出信号的变化成非线性关系的电路，如集成稳压器。
（3）线性集成电路的特点①电路一般采用直接耦合的电路结构，而不采用阻容耦合结构。
②输入级采用差动放大电路，目的是克服直接耦合电路的零漂。
集成运算放大器IC的主要参数本节以《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。
这里重点描述——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。
运放主要指标及定义: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。
例: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。
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{由于一个大信号(含阶跃信号接输入端,运放输入级电路迅速从截止状态变成饱和状态,处在放大状态的时间几乎忽略不计,简称处于“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: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。
集成运算放大器的符号和参数1、符号u-为反向输入端，由此端输入信号，输出信号与输入信号反向；u+为同向输入端，由此端输入信号，输出信号与输入信号反向。
uo为输出端。
Auo为开环差模电压放大倍数：无反馈情况下的空载电压放大倍数。
uo=Auo（u+－u-）2、封装形式双列直插型、金属管壳型、塑封型、扁平封装型。
以芯片CF741为例，管脚排列如图所示。
1、5――外接调零电位器（通常为10kΩ）的两个端子。
2——反相输入端。
由此端接输入信号，输出信号和输入信号是反相的（或两者极性相反）。
3——同相输入端。
由此端接输入信号，输出信号和输入信号是同相的（或两者相同）。
4——负电源端。
接－15V稳压电源。
6——输出端。
7——正电源端。
接＋15V稳压电源。
8——空脚。
3、集成运放的主要参数在使用运算放大器时，除了什么品种都无所谓的情况外，应必须对品种进行挑选。
首先决定想要制作的电路，然后考虑电路的功能、所需的性能等，最后进入集成电路挑选阶段。
一般不要选择比所需性能还要高的品种。
产品性能越高，成本也越高，使用时必须注意的事项也就越多。
选择通用的品种不仅成本低，而且也容易购到。
具体看课本P157～158。
（1）开环差模电压放大倍数Auo指在无反馈情况下的空载电压放大倍数。
Auo一般约为104～109。
（2）差模输入电阻rid指差模信号输入时，运放的开环输入电阻。
一般为几十千欧至几十兆欧。
（3）共模抑制比KCMR一般在104以上。
集成运放数据手册中的主要参数和含义
一、直流参数：
1.---输入失调电压
为了是集成运放在零输入时达到零输出，需在其输入端加一个直流补偿电压，这个直流补偿电压的大小即为输入失调电压，两者方向相反。
输入失调电压一般是毫伏（mV）数量级。
采用双极型三极管作为输入级的运放，其为1-10mV；采用场效应管作为输入级的运放，其大得多；而对于高精度的集成运放，其的值一般很小。
2.---输入失调电压的温度系数
在确定的温度变化范围内，失调电压的变化与温度的变化的比值定义为输入失调电压的温度系数。
一般集成运放的输入失调电压的温度系数为10-20；而高精度、低漂
移集成运放的温度系数在1以下。
3.----输入偏置电流
当集成运放的输入电压的输入电压为零，输出电压也为零时，其两个输入端偏置电流的平均值定义为输入偏执电流。
两个输入端的偏置电流分别记为和，而表示为
双极型晶体管输入的集成运放，其为10nA-1;场效应管输入的集成运放，其一般小于1nA。
4.—输入失调电流
当集成运放的输入电压威灵，输出电压也为零时，两个输入偏置电流的差值称为输入失调电流，即
一般来说，集成运放的偏置电流越大，其输入失调电流也越大。
输入偏置电流和输入失调电流的温度系数，分别用/ 和/来表示。
由于输入失调电压和输入失调电流及输入偏置电流均为温度的函数，所以产品手册中均应注明这些参数的测试温度。
另外，需要指出的是，上述各参数均与电源电压及集成运放输入端所加的共模电压值有关。
手册中的参数一般指在标准电源电压值及零共模输入电压下的测试值。
5.---差模开环直流电压增益
集成运放工作在线性区时，差模电压输入以后，其输出电压变化与差模输入电压变化的比值，称为差模开环电压增益，即
=
差模开环电压增益一般用分贝（dB）为单位，可用下式表示
（ ）=20lg（）（dB）
实际集成运放的差模开环电压增益是频率的函数，所以手册中差模开环电压增益均指直流（或低频）开环电压增益。
大多数集成运放的直流差模开环电压增益均大于倍以上。
6.CMRR—共模抑制比
集成运放工作在线性区时，其差模电压增益与共模电压增益之比称为共模抑制比
CMRR=
此处的共模电压增益是当巩膜信号输入时，集成运放输出电压的变化与输入电压变化
的比值。
若以分贝为单位时，CMRR由下式表示为：
CMRR=20lg()(dB)
与差模开环电压增益类似，CMRR也是频率的函数。
集成运放手册中给出的参数值均
指直流（或低频）时的CMRR。
多出集成运放的CMRR的值均在80dB以上。
7.PSRR-----电源电压抑制比
集成运放工作于线性区时，输入失调电压随电源电压改变的变化率称为电源电压抑制比。
用以下公式表示：PSRR=（ ）
式中，为电源电压或
电源电压抑制也可以用分贝为单位来表示。
如PSRR为100dB，相当于10。
一般低漂移集成运放的PSRR为90-100dB，相当于2-20。
需要说明的是，对于有些集成运放，其正负电源电压抑制比并不相同，使用时应注意。
8.---输出峰-峰电压
它是指在特定的负载条件下，集成运放能出书的最大电压幅度。
正、负向的电压摆幅往往并不相同。
目前大多数的集成运放的正、负电压摆幅均大于10V。
9.—最大共模输入电压
当集成运放的共模抑制特性显著变坏时的共模输入电压即为最大共模输入电压。
有
时将共模抑制比（在规定的共模输入电压时）下降6dB时所加的共模输入电压值，作为最大共模输入电压。
10.---最大差模输入电压
它是集成运放两输入端所允许加的最大电压差。
当差模输入电压超过此电压值时，集成运放输入级的三极管将被反向击穿，甚至损坏。
二、集成运放的交流参数
1.BW—开环带宽
集成运放的开环电压增益下降到3dB（或直流增益的0.707倍）时所对应的信号频率为开环带宽。
2.GW---单位增益带宽
它是指集成运放在闭环增益为1倍的状态下，当用正弦小信号驱动时，其闭环增益下降到0.707倍时的频率。
当集成运放的频率特性具有单极点响应时，其增益带宽可表示为: GW=
式中，是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值。
当集成运放具有多极点的频率响应时，其单位增益带宽与开环带宽没有直接关系，此时采用增益带宽积参数表示。
集成运放闭环工作时的频率响应主要决定于单位增益带宽。
还应注意的是，这两个频率参数均指集成运放小信号工作时的频率特性。
此时小信号输出范围为100-200mv。
当集成运放处于打信号工作时，其输出级将工作于非线性区，这时集成运放的频率特性将会发生明显变化。
下面三个参数都将用来描述集成运放大信号工作的频率特性：
3.–转换速率（或电压摆率）
在额定的负载条件下，当输入阶跃大信号时，集成运放输出电压的最大变化率称为转换速率。
其含义如图一所示。
通常，集成运放手册中所给出的转换速率均值闭环增益为1倍时的值。
实际上，在转换期内，集成运放的输入级处于开关工作状态，所以集成运放的反馈回路不起作用，也即集成运放的转换速率和其闭环增益无关。
一般在集成运放的反相和同相 应用时的转换速率是不一样的，其输出波形的前沿和后沿的转换速率也不相同。
普通集成运放的转换速率约为1V/ 以下，而高速集成运放的转换速率应大于10V/ . 4. B
全功率带宽 在额定负载条件下，集成运放的闭环增益为1倍时，当输入正弦打信号后，使集成运放输出电压幅度达到最大（在一定失真条件下）的信号频率，即为功率带宽。
此频率将受到集成运放转换速率的限制。
一般可用下述的近似公式估计 与B 之间的关系。
B
=
式中， 是集成运放输出的峰值电压。
5.
建立时间 集成运放闭环增益为1倍时，在一定负载条件下当输入阶跃大信号后，集成运放输出电压达到某一特定值范围时所需的时间
称为建立时间。
此处所指的特定值范围与
稳定值之间的误差区称为误差带，用 表示。
如图二所示：
此误差带可以用误差电压相对于稳定值的百分比（也称为精度）表示。
建立时间的长短与精度要求直接有关，精度要求越高，建立时间越长。
6.等效输入噪声电压
屏蔽良好的、无信号输入的集成运放，在其输出端产生任何的交流无规则的干扰电压，称为电路的输出噪声电压。
此噪声电压换算到输入端时就称为输入噪声电压（有时也用噪声电流表示）。
普通集成运放的输入噪声电压的有效值为10--20 。
7.差模输入阻抗
差模输入阻抗有时也称为输入阻抗，是指集成运放工作于线性区时，两输入端的电压变化量对应电流变化量之比。
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。
一般集成运放的参数表中给出的数据均指输入电阻。
双极型晶体管的集成运放，其输入电阻一般在几十千欧至几兆欧的范围内变化；场效应管的集成运放，其输入电阻通常大于Ω，一般在-Ω。
8.共模输入阻抗
当集成运放工作在共模信号时，共模输入电压的变化量与对应的输入电流的变化量之比，称为共模输入阻抗。
在低频情况下，它表现为共模输入电阻，通常集成运
放的共模输入电阻比差模输入电阻要高得多，其值在Ω以上。
9.输出阻抗
当集成运放工作于线性区时，其输出端加信号电压后，此电压变化量与对应的电流变化量之比，称为输出阻抗，它即为集成运放的输出电阻。
以上几个参数对应于集成运放开环工作的条件。
10.IIL低输入漏电流（IIH-高输入漏电流）
电源中为了减少干扰，按照国标，必须设有EMI滤波器电路。
由于EMI电路的关系，使得在电源在接上市电后对地有一个微小的电流，这就是漏电流。
如果不接地，仪器的外壳会对地带有110伏电压，用手触摸会有麻的感觉，同时对仪器工作也会造成影响
11.REFIN 参考
在数据手册中，经常会遇到（）等情况，此种在DAC或ADC等器件中比较常见，主要是要在使用过程中给器件外接参考源。
另外，在普通器件中，也常用作说明参考输入电流IREFIN（REFIN Current）、共模抑制比 (REFIN Common-Mode Rejection Ratio)等情况，即厂家提供的典型应用参数。
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