1. 引言
運放的作用是調節和放大模擬信號,它是用途十分廣泛的器件,接入適當的反饋網絡,可用作精密的交流和直流放大器、有源濾波器濾波器、振蕩器振蕩器及電壓比較器。其應用領域包括但不限制通訊、電子、汽車、工業檢測等等,并將在未來技術方面扮演重要角色。
? ? ? ? ? ?? 晶體管分類:
? ? ? ? ? ?? 雙極性晶體管:NPN和PNP管;
? ? ? ? ? ? 單極性晶體管:場效應管(MOSFET和JFET)?
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2. 分類
按照電源種類分,可以分為單電源運放和雙電源運放;
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按照輸入輸出數量分,標準運放和全差分運放;
標準運放:兩輸入一輸出情況;
全差分運放:兩輸入兩輸出,其中Vcom為共模輸入電壓,可作為輸出的電平移位功能。
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按照輸入輸出范圍分,可以分為軌到軌和非軌到軌運放;
非軌到軌:很多運放輸入不允許達到電源或者地,輸出達不到電源或者地;
軌到軌:滿擺幅,可以為輸入也可以為輸出;
???????????????? 軌到軌輸入輸出SMG8041,或者單獨軌到軌輸出LMV321;
??按照參數分:
????????????????? 通用型運放:價格低廉,產品量大面廣,性能指標使用一般場景;
????????????????? 高阻型運放:差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小;
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 一般rid>1GΩ~1TΩ,Ib為幾pA到幾十pA;
? ? ? ? ? ? ? ? ? 高速型運放:轉換速率高,頻率響應寬;
? ? ? ? ? ? ? ? ? 低功耗型運放:低電壓供電,低功率消耗,適用于便攜式設備中;
? ? ? ? ? ? ? ? ? 低溫漂型運放:精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,需要失調電壓小,溫漂小;
? ? ? ? ? ?? 3. 主流廠商
???????????????? Maxim美信:運放、電流檢測放大器、比較器、特殊運放;
???????????????? ADI亞德諾:ADC、差分運放、儀表運放、RF放大器、專用放大器等;
???????????????? TI德州儀器:運算放大器、比較器、儀表放大器、電流感測放大器、可編程和可變增益
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 放大器、特別功能放大器
???????????????? Microchip微芯:運算放大器、儀表放大器、比較器
??????????????? ST意法半導體:比較器、電流感應放大器、視頻放大器、運算放大器
??????????????? On安森美 :運算放大器、音頻放大器、視頻放大器、跨導放大器、比較器
? ? ? ? ? ? ? ? 圣邦微電子?? 恩智浦 等。
? ? ? ? ? 4. 運放參數
直流指標如下:
? ? ? ? ? ?? 輸入失調電壓
當一個放大器被設計成AF倍的閉環電壓增益,如果其失調電壓為Vos,則輸入為0的
情況下,其輸出為AFVos的直流電平,此輸出為輸出失調電壓。
輸入失調電壓反應了運放內部電路的對稱性,對稱性越好,失調電壓越小。
其大小與制造工藝相關,雙極性工日如下藝在mV級,場效應管工藝會更大一些。
如果被測信號包含直流分量且關心此直流量,則必須選擇Vos遠小于被測直流量的放
大器,或者通過調零措施消除影響。
優秀:1uV以下,較好:10uV以下,普通:mV級
運放內部無法平衡調節,導致輸出不為0。可以在正向輸入端加入一個反向的直流電壓,
使得輸出為0,所加的反向直流電壓為輸出失調電壓。
如果被測信號為交流成分,則可以在輸入與輸出端增加交流耦合電路,消除影響。
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? ? ? ? ? ?? 失調電壓漂移
溫度變化、時間變化、供電電壓變化等自變量變化時,輸入失調電壓會發生變化。
輸入失調電壓隨自變量變化的比值,稱為失調電壓漂移。其中溫度漂移αVIO,
一般運放的輸入失調電壓溫漂在±10~20μV/℃之間,精密儀器的小于±1μV/℃。
0.002 uV / ℃ 到幾十uV / ℃
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? ? ? ? ? ?? 輸入偏置電流
當輸出維持在規定的電平0時,兩個輸入端流進電流的平均值。
其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,影響測
電流分量的測量精度,對于測電壓無所謂。
輸入偏置電流與制造工藝有關,雙極型工藝的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間;采
用場效應管工藝,輸入偏置電流一般低于1nA。
優劣范圍:60fA~100uA? 取決于運放輸入端結構,FET輸入會很小。
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? ? ? ? ? ?? 輸入失調電流
當輸出維持在規定的電平0時,兩個輸入端流進電流的差值。
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。
優劣范圍:20fA~100uA? 取決于運放輸入端結構,FET輸入會很小。
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。
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