集成運(yùn)放的參數(shù)較多,其中主要參數(shù)分為直流指標(biāo)和交流指標(biāo)。
其中主要直流指標(biāo)有輸入失調(diào)電壓、輸入失調(diào)電壓的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電壓溫漂)、輸入偏置電流、輸入失調(diào)電流、輸入偏置電流的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電流溫漂)、差模開環(huán)直流電壓增益、共模抑制比、電源電壓抑制比、輸出峰-峰值電壓、最大共模輸入電壓、最大差模輸入電壓。
主要交流指標(biāo)有開環(huán)帶寬、單位增益帶寬、轉(zhuǎn)換速率sr、全功率帶寬、建立時(shí)間、等效輸入噪聲電壓、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。
1.直流指標(biāo)
輸入失調(diào)電壓vio:輸入失調(diào)電壓定義為集成運(yùn)放輸出端電壓為零時(shí),兩個(gè)輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓實(shí)際上反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對稱性,對稱性越好,輸入失調(diào)電壓越小。輸入失調(diào)電壓是運(yùn)放的一個(gè)十分重要的指標(biāo),特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時(shí)。輸入失調(diào)電壓與制造工藝有一定關(guān)系,其中雙極型工藝(即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝)的輸入失調(diào)電壓在±1~10mv之間;采用場效應(yīng)管做輸入級的,輸入失調(diào)電壓會更大一些。對于精密運(yùn)放,輸入失調(diào)電壓一般在 1mv以下。輸入失調(diào)電壓越小,直流放大時(shí)中間零點(diǎn)偏移越小,越容易處理。所以對于精密運(yùn)放是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。
輸入失調(diào)電壓的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電壓溫漂)αvio:輸入失調(diào)電壓的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內(nèi),輸入失調(diào)電壓的變化與溫度變化的比值。這個(gè)參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電壓的補(bǔ)充,便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi),放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。一般運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂在±10~20μv/℃之間,精密運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂小于±1μv/℃。
輸入偏置電流iib:輸入偏置電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時(shí),其兩輸入端的偏置電流平均值。輸入偏置電流對進(jìn)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。輸入偏置電流與制造工藝有一定關(guān)系,其中雙極型工藝(即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝)的輸入偏置電流在±10na~1μa之間;采用場效應(yīng)管做輸入級的,輸入偏置電流一般低于1na。
輸入失調(diào)電流iio:輸入失調(diào)電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時(shí),其兩輸入端偏置電流的差值。輸入失調(diào)電流同樣反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對稱性,對稱性越好,輸入失調(diào)電流越小。輸入失調(diào)電流是運(yùn)放的一個(gè)十分重要的指標(biāo),特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時(shí)。輸入失調(diào)電流大約是輸入偏置電流的百分之一到十分之一。輸入失調(diào)電流對于小信號精密放大或是直流放大有重要影響,特別是運(yùn)放外部采用較大的電阻(例如10k?或更大時(shí)),輸入失調(diào)電流對精度的影響可能超過輸入失調(diào)電壓對精度的影響。輸入失調(diào)電流越小,直流放大時(shí)中間零點(diǎn)偏移越小,越容易處理。所以對于精密運(yùn)放是一個(gè)極為重要的指標(biāo)。
輸入失調(diào)電流的溫度漂移(簡稱輸入失調(diào)電流溫漂):輸入偏置電流的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內(nèi),輸入失調(diào)電流的變化與溫度變化的比值。這個(gè)參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電流的補(bǔ)充,便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi),放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。輸入失調(diào)電流溫漂一般只是在精密運(yùn)放參數(shù)中給出,而且是在用以直流信號處理或是小信號處理時(shí)才需要關(guān)注。
差模開環(huán)直流電壓增益:差模開環(huán)直流電壓增益定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí),運(yùn)放輸出電壓與差模電壓輸入電壓的比值。由于差模開環(huán)直流電壓增益很大,大多數(shù)運(yùn)放的差模開環(huán)直流電壓增益一般在數(shù)萬倍或更多,用數(shù)值直接表示不方便比較,所以一般采用分貝方式記錄和比較。一般運(yùn)放的差模開環(huán)直流電壓增益在 80~120db之間。實(shí)際運(yùn)放的差模開環(huán)電壓增益是頻率的函數(shù),為了便于比較,一般采用差模開環(huán)直流電壓增益。
共模抑制比:共模抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí),運(yùn)放差模增益與共模增益的比值。共模抑制比是一個(gè)極為重要的指標(biāo),它能夠抑制差模輸入==模干擾信號。由于共模抑制比很大,大多數(shù)運(yùn)放的共模抑制比一般在數(shù)萬倍或更多,用數(shù)值直接表示不方便比較,所以一般采用分貝方式記錄和比較。一般運(yùn)放的共模抑制比在80~120db之間。
電源電壓抑制比:電源電壓抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí),運(yùn)放輸入失調(diào)電壓隨電源電壓的變化比值。電源電壓抑制比反映了電源變化對運(yùn)放輸出的影響。目前電源電壓抑制比只能做到80db左右。所以用作直流信號處理或是小信號處理模擬放大時(shí),運(yùn)放的電源需要作認(rèn)真細(xì)致的處理。當(dāng)然,共模抑制比高的運(yùn)放,能夠補(bǔ)償一部分電源電壓抑制比,另外在使用雙電源供電時(shí),正負(fù)電源的電源電壓抑制比可能不相同。
輸出峰-峰值電壓:輸出峰-峰值電壓定義為,當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí),在指定的負(fù)載下,運(yùn)放在當(dāng)前大電源電壓供電時(shí),運(yùn)放能夠輸出的最大電壓幅度。除低壓運(yùn)放外,一般運(yùn)放的輸出輸出峰-峰值電壓大于±10v。一般運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓不能達(dá)到電源電壓,這是由于輸出級設(shè)計(jì)造成的,現(xiàn)代部分低壓運(yùn)放的輸出級做了特殊處理,使得在10k?負(fù)載時(shí),輸出峰-峰值電壓接近到電源電壓的50mv以內(nèi),所以稱為滿幅輸出運(yùn)放,又稱為軌到軌(raid-to-raid)運(yùn)放。需要注意的是,運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓與負(fù)載有關(guān),負(fù)載不同,輸出峰-峰值電壓也不同;運(yùn)放的正負(fù)輸出電壓擺幅不一定相同。對于實(shí)際應(yīng)用,輸出峰- 峰值電壓越接近電源電壓越好,這樣可以簡化電源設(shè)計(jì)。但是現(xiàn)在的滿幅輸出運(yùn)放只能工作在低壓,而且成本較高。
最大共模輸入電壓:最大共模輸入電壓定義為,當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí),在運(yùn)放的共模抑制比特性顯著變壞時(shí)的共模輸入電壓。一般定義為當(dāng)共模抑制比下降6db 是所對應(yīng)的共模輸入電壓作為最大共模輸入電壓。最大共模輸入電壓限制了輸入信號中的最大共模輸入電壓范圍,在有干擾的情況下,需要在電路設(shè)計(jì)中注意這個(gè)問題。
最大差模輸入電壓:最大差模輸入電壓定義為,運(yùn)放兩輸入端允許加的最大輸入電壓差。當(dāng)運(yùn)放兩輸入端允許加的輸入電壓差超過最大差模輸入電壓時(shí),可能造成運(yùn)放輸入級損壞。
2.主要交流指標(biāo)
開環(huán)帶寬:開環(huán)帶寬定義為,將一個(gè)恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得開環(huán)電壓增益從運(yùn)放的直流增益下降3db(或是相當(dāng)于運(yùn)放的直流增益的0.707)所對應(yīng)的信號頻率。這用于很小信號處理。
單位增益帶寬gb:單位增益帶寬定義為,運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下,將一個(gè)恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得閉環(huán)電壓增益下降 3db(或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號的0.707)所對應(yīng)的信號頻率。單位增益帶寬是一個(gè)很重要的指標(biāo),對于正弦小信號放大時(shí),單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積,換句話說,就是當(dāng)知道要處理的信號頻率和信號需要的增以后,可以計(jì)算出單位增益帶寬,用以選擇合適的運(yùn)放。這用于小信號處理中運(yùn)放選型。
轉(zhuǎn)換速率(也稱為壓擺率)sr:運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率定義為,運(yùn)放接成閉環(huán)條件下,將一個(gè)大信號(含階躍信號)輸入到運(yùn)放的輸入端,從運(yùn)放的輸出端測得運(yùn)放的輸出上升速率。由于在轉(zhuǎn)換期間,運(yùn)放的輸入級處于開關(guān)狀態(tài),所以運(yùn)放的反饋回路不起作用,也就是轉(zhuǎn)換速率與閉環(huán)增益無關(guān)。轉(zhuǎn)換速率對于大信號處理是一個(gè)很重要的指標(biāo),對于一般運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率sr《=10v/μs,高速運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率sr》10v/μs。目前的高速運(yùn)放最高轉(zhuǎn)換速率sr達(dá)到 6000v/μs。這用于大信號處理中運(yùn)放選型。
全功率帶寬bw:全功率帶寬定義為,在額定的負(fù)載時(shí),運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下,將一個(gè)恒幅正弦大信號輸入到運(yùn)放的輸入端,使運(yùn)放輸出幅度達(dá)到最大(允許一定失真)的信號頻率。這個(gè)頻率受到運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率的限制。近似地,全功率帶寬=轉(zhuǎn)換速率/2πvop(vop是運(yùn)放的峰值輸出幅度)。全功率帶寬是一個(gè)很重要的指標(biāo),用于大信號處理中運(yùn)放選型。
建立時(shí)間:建立時(shí)間定義為,在額定的負(fù)載時(shí),運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下,將一個(gè)階躍大信號輸入到運(yùn)放的輸入端,使運(yùn)放輸出由0增加到某一給定值的所需要的時(shí)間。由于是階躍大信號輸入,輸出信號達(dá)到給定值后會出現(xiàn)一定抖動(dòng),這個(gè)抖動(dòng)時(shí)間稱為穩(wěn)定時(shí)間。穩(wěn)定時(shí)間+上升時(shí)間=建立時(shí)間。對于不同的輸出精度,穩(wěn)定時(shí)間有較大差別,精度越高,穩(wěn)定時(shí)間越長。建立時(shí)間是一個(gè)很重要的指標(biāo),用于大信號處理中運(yùn)放選型。
等效輸入噪聲電壓:等效輸入噪聲電壓定義為,屏蔽良好、無信號輸入的的運(yùn)放,在其輸出端產(chǎn)生的任何交流無規(guī)則的干擾電壓。這個(gè)噪聲電壓折算到運(yùn)放輸入端時(shí),就稱為運(yùn)放輸入噪聲電壓(有時(shí)也用噪聲電流表示)。對于寬帶噪聲,普通運(yùn)放的輸入噪聲電壓有效值約10~20μv。
差模輸入阻抗(也稱為輸入阻抗):差模輸入阻抗定義為,運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),兩輸入端的電壓變化量與對應(yīng)的輸入端電流變化量的比值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容,在低頻時(shí)僅指輸入電阻。一般產(chǎn)品也僅僅給出輸入電阻。采用雙極型晶體管做輸入級的運(yùn)放的輸入電阻不大于10兆歐;場效應(yīng)管做輸入級的運(yùn)放的輸入電阻一般大于109歐。
共模輸入阻抗:共模輸入阻抗定義為,運(yùn)放工作在輸入信號時(shí)(即運(yùn)放兩輸入端輸入同一個(gè)信號),共模輸入電壓的變化量與對應(yīng)的輸入電流變化量之比。在低頻情況下,它表現(xiàn)為共模電阻。通常,運(yùn)放的共模輸入阻抗比差模輸入阻抗高很多,典型值在108歐以上。
輸出阻抗:輸出阻抗定義為,運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí),在運(yùn)放的輸出端加信號電壓,這個(gè)電壓變化量與對應(yīng)的電流變化量的比值。在低頻時(shí)僅指運(yùn)放的輸出電阻。這個(gè)參數(shù)在開環(huán)測試。