集成运放的性能指标

7.6 集成运算放大器的主要性能指标集成运放的性能指标和技术参数很多，通常分为静态技术指标和动态技术指标，现分别介绍。

静态技术指标1. 输入失调电压IO V使输出直流电压为零，在运放两输入端之间所加的补偿电压，称为输入失调电压。

在理想情况下，当集成运放两输入端对地短路，即零输入时，其输出也应为零。

由于制造的差异，运放的输入级并不完全对称，实际运放的输出也不是零值。

它的数值表征了输入级差分管BE V 或场效应管GS V 的失配的程度。

对于双极性(三极管)工艺的运放，输入失调电压在mV 10~1±，采用场效应管作输入级的运放，IO V 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）T V IO ∆∆/定义为在指定工作温度范围内，输入失调电压的变化量与温度的变化量之比。

该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温度范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移的大小。

普通运放的温漂为C μA/20~10o ±，低温漂运放的温漂小于C μA/2o ，紧密运放的温漂值小于C /μA 03.0o 。

3. 输入偏置电流IB I输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时(静态时)，两输入端偏置电流的平均值，以2/)(21B B IB I I I +=来表示。

从应用角度看，IB I 愈小，由信号源内阻的变化引起的输出电压变化愈小，该参数对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的场合有较大的影响。

双极性运放的IB I 一般在μA 1~nA 10±,之间，采用场效应管作输入级的运放IB I 一般低于nA 1。

4. 输入失调电流IO I指当输入电压为零时，流入两输入端的静态基极电流之差，即2/)(21B B IO I I I -=。

它反映了输入级差分对管的不对称程度。

普通运放的IO I 通常在μA 1.0~nA 1之间。

输入失调电流对小信号精密放大或直流放大有重要的影响，特别是当运放外部采用较大的电阻(如ΩK 10或更大时)，IO I 对精度的影响可能超过IO V 对精度的影响。

集成运放的性能指标学习要求：●掌握开环差模电压放大倍数、共模抑制比、差模输入电阻、输入失调电压和输入失调电流等参数的物理意义；●了解输入失调电压温漂、输入失调电流温漂dI IO/dT、输入偏置电流、最大差模输入电压、最大共模输入电压、–3dB带宽、单位增益带宽和转换速度等参数的物理意义。

1.开环差模电压放大倍数Aod开环差模电压放大倍数A od是指集成运放在开环情况下的空载电压放大倍数。

A od，其值越大越好。

通用型运放一般在范围。

2．共模抑制比K CMR共模抑制比K CMR是集成运放的开环差模电压放大倍数和开环共模电压放大倍数之比的绝对值，即。

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，通用型运放在65－110dB之间。

3．差模输入电阻差模输入电阻是差模信号输入时，运放的开环输入电阻。

愈大，从信号源索取的电流愈小。

4.输入失调电压U I0及其温漂dU IO/dT由于集成运放的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入并不为零。

U I0是使输出电压为零时在电压为零时，输出电压输入端所加的补偿电压，其数值是电压的负值，即U I0=。

U I0愈小，表明电路参数对称性愈好。

dU IO/dT是U I0的温度系数，其值愈小，表明运放的温漂愈小。

5. 输入失调电流I I0及其温漂dI IO/dTI I0＝|I B1－I B2|，I I0的大小反映了输入级差放管输入电流的不对称程度。

其值愈小愈好。

dI IO/dT是I I0的温度系数，其值愈小，表明运放的质量愈好。

6. 输入偏置电流I IB输入偏置电流I IB是输入电压为零时，集成运放两输入端静态基极（栅极）电流的平均值，即I IB＝(I B1+I B2)／2。

I IB愈小，信号源内阻对集成运放静态工作点的影响也就愈小，I I0往往也愈小。

7. 最大差模输入电压U IdMaxU IdMax是运放两输入端间所能承受的最大差模电压值。

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。

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。

实验七集成运算放大器指标测试一、实验目的1、掌握运算放大器主要指标的测试方法。

2、通过对运算放大器μA741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。

二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。

为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标。

集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易测试方法。

本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图7－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。

⑧脚为空脚。

1、μA741主要指标测试图7－1 μA741管脚图图7－2 U0S、I0S测试电路1）输入失调电压U 0S理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。

但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称，输出电压往往不为零。

这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。

输入失调电压U 0S 是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。

失调电压测试电路如图7－2所示。

闭合开关K 1及K 2，使电阻R B 短接，测量此时的输出电压U 01 即为输出失调电压，则输入失调电压O1F11OS U R R R U +=实际测出的U 01可能为正，也可能为负，一般在1～5mV ，对于高质量的运放U 0S 在1mV 以下。

测试中应注意：a 、将运放调零端开路。

b 、要求电阻R 1和R 2，R 3和R F 的参数严格对称。

2）输入失调电流I 0S输入失调电流I 0S 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，B2B1OS I I I -=输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管β的失配度，由于I B1 ，I B2 本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图7－2所示，测试分两步进行a 、 闭合开关K 1及K 2，在低输入电阻下，测出输出电压U 01 ， 如前所述，这是由输入失调电压U 0S 所引起的输出电压。

集成运算放大器的主要性能指标有哪些？
1、开环差模电压增益Aud.当集成运放的输出端与输入端之间无任何外接原件连接时，输出电压与输入电压之比，定义为开环差模电压增益，即Aud=U0/ui。

集成运放的开环差模电压增益Aud越大越好，理想运放的开环电压增益Aud→∞。

 2、最大输出电压Uopp。

在指定的电源电压下，集成运放的最大不失真输出电压幅度，如F007在电源电压为正负15V时，Uopp为正负12V。

 3、差模输入电阻Rid。

集成运放的差模输入电阻Rid,就是从集成运放两个输入端看入的等效电阻。

它反映集成运放从信号源中吸取电流的大小。

定义Rid= Uid/Iid。

差模输入电阻Rid越大越好，理想运放的差模输入电阻Rid →∞
 4、输出电阻R0。

集成运放的输出电阻就是从运放输出端向运放看入的等效信号源内阻，集成运放的输出电阻越小越好，理想运放的输出电阻
R0→∞
 5、共模抑制比KCMR.集成运放的KCMR与差放电路的定义相同，即差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝表示，即KCMR=20 ㏒∣Aud /Auc ∣ (db)集成运放的共模抑制比越大越好理想运放KCMR →∞
 6、最大共模输入电压幅度uicm 。

当集成运放两个输入端之间所加的共模。

理想集成运放的性能指标1 理想集成运放性能指标理想集成运放作为一种功率放大器，具有体积小，功耗低，低失真音频和空白电路器件等优点。

理想集成运放的性能指标在确定放大器是否合格方面可以提供有用的信息，有助于确定放大器的功率范围。

1.1 静态特性与功率放大器的静态特性有关的性能指标包括增益，电压增益和电流增益，以及增益带宽等。

典型的理想集成运放的性能指标如下：放大器的电压增益为0.5V/V ~ 1.5V/V，电流增益为2A/V ~ 10A/V，输入增益带宽10MHz ~ 17MHz，输入电阻1KΩ ~ 10KΩ，晶体管的摩尔失步率20dB~50dB。

1.2 动态特性除静态性能指标外，动态特性也是影响放大器性能的重要因素。

常用的理想集成运放性能指标有增益稳定度、均衡元件稳定性、增益驻波比、输入参考电阻零点补偿因子等。

增益稳定度一般应大于85dB，低频增益驻波比一般不小于40dB，输入参考电阻零点补偿因子一般应小于5mV/V。

1.3 稳压电路性能稳压电路是理想集成运放系统的基本组成部分。

稳压电路的性能可以用几个参数来表示，包括输出电压，输出电压稳定度，输出电流，输出电流波动，瞬态响应和负载调整率等。

一般来说，理想集成运放系统的输出电压应小于11V，输出电压稳定度应小于1‰，输出电流应小于50mA，负载调节率应大于2%。

理想集成运放是一种高性能的功率放大器，对它的装备要求相比一般的功率放大器更加苛刻。

因此，如何按照性能参数要求进行选择以及如何进行调试，准确认识运放的性能特性，对于实施理想集成运放有着至关重要的作用。

理想集成运放的性能指标包含了静态特性、动态特性和稳压电路性能等三个因素，为使放大器具有更好的质量，应详细认识这些性能指标，并严格按照规定的要求进行设计和调试。

集成运放的主要技术指标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AodAod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它表⽰失调电压在规定⼯作范围内的温度系数，是衡量运放漂的重要指标。

⼀般运放为每度10～20µV，⾼质量的低于每度0.5µV。

这个指标往往⽐失调电压更为重要，因为可以通过调整电阻的阻值⼈为地使失调电压等于零，便却⽆法将失调电压的温漂调⾄零，甚⾄不⼀定能使其降低。

四、输⼊失调电流I10输⼊失调电流的定义是当输出电压等于零时，两个输⼊端偏置电流之差，即I10=|IB1-IB2|（4．4．3）⽤以描述差分对管输⼊电流的不对称情况，⼀般运放为⼏⼗⾄⼀百纳安，⾼质量的低于1nA。

五、输⼊失调电流温漂αI10它代表输⼊失调电流的湿度系数。

⼀般为每度⼏纳安，⾼质量的只有每度⼏⼗⽪安。

六、输⼊偏置电流IIBIIB定义是当输出电压等于零时，两个输⼊端偏置电流的平均值，这是衡量分对管输⼊电流绝对值⼤⼩的指标，它的值主要决定于集成运放输⼊级的静态集电极电流及输⼊级放⼤管的β值。