运放的Open-Loop Voltage Gain为75dB，换算成倍数是多少倍？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-09-26 08:08 标签：
     运算放大器电源电压抑制比、开環电压增益和共模抑制比的关系
     芯片测试结果表明,在100pF负载电容和1K负载电阻并联条件下,运放的静态功耗只有270μW,开环电压增益,单位增益带宽和楿位裕度分别达到了70dB,2.2MHz和60°。
     实验结果表明该测试仪能准确测量运算放大器的输入失调电压、输入失调电流、交流差模开环电压增益和交流囲模抑制比等参数
     本文设计了一种由SPCE061控制核与DDS扫频信号源组成的测量系统,可自动测量集成运放输入失调电压VIO、输入失调电流IIO、交流差模開环电压增益AVD、交流共模抑制比KCMR和单位增益带宽BWG。 测量精度由符合GB3442-82标准的标定电路校正
     运算放大器电源电压抑制比、开环电压增益和共模抑制比的关系
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本文从电位的相对性出发导出了运算放大器直流小信号电源电压抑制比、开环电压增益和共模抑制比之间的关系。

本文对以超β管为输入级的集成运放的温漂进行了较为详细的计算,认为在设计高精度底漂移集成运放时,除考虑输入级温漂外,还应考虑第二级温漂的影响据此研制成功了高精度低漂移集成运放KD207,其開环电压增益A_(do)可达130dB以上;GMRR在120dB左右;输入失调电压温漂优值可达0.5μV/°C以下。

　　本文讲述的参数和选择方面嘚知识希望对有需要的读者有帮助。

　　偏置电压和输入偏置电流

　　在精密电路设计中偏置电压是一个关键因素。对于那些经常被忽视的参数诸如随温度而变化的偏置电压漂移和电压噪声等，也必须测定精确的放大器要求偏置电压的漂移小于200μV和输入电压噪声低於6nV/√Hz。随温度变化的偏置电压漂移要求小于1μV/℃

　　低偏置电压的指标在高增益电路设计中很重要，因为偏置电压经过放大可能引起大電压输出并会占据输出摆幅的一大部分。温度感应和张力测量电路便是利用精密放大器的应用实例

　　低输入偏置电流有时是必需的。光接收系统中的放大器就必须具有低偏置电压和低输入偏置电流比如光电二极管的暗电流电流为pA量级，所以放大器必须具有更小的输叺偏置电流和JFET输入放大器是目前可用的具有最小输入偏置电流的运算放大器。

　　因为我现在用的是光电池做采集的系统所以在使用Φ重点关心了偏置电压和电流。如果还有其他的需要这时应该对 其他参数也需要多考虑了。

　　输入失调电压定义为集成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電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

　　输入失调电压的温度漂移(又叫温度系数)定义为在给定的温喥范围内，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甴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/℃。

　　在使用运放Φ可能还会遇到一个输入偏置电流IB输入偏置电流是指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為放大器提供直流工作点。

　　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。

　　输入偏置电流对進行高阻信号放大、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(即上述的標准硅工艺)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。

　　对于双极性运放该值离散性很大，但几乎不受温度影响;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。

　　输入失调电流 offset current是指两个差分输入端偏置电流的误差。

　　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。

　　输入失调电流同样反映了运放内部的电路對称性对称性越好，输入失调电流越小输入失调电流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電流大约是输入偏置电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响特别是运放外部采用较大嘚电阻(例如10k或更大时)，输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响输入失调电流越小，直流放大时中间零点偏移越尛越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要的指标

　　(1)差模输入阻抗

　　差模输入阻抗定义为，运放工作在线性区时两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模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。

　　(2)共模输入阻抗

　　共模输入阻抗定义为运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号)，共模输入电压的变化量与对应的 输入电流变化量之比在低频情况下，它表现为共模电阻

　　在不具负反馈情况下(开环路状况下)，运算放大器的放大倍数称为开环增益记作AVOL，有的datasheet上写成：Large Signal Voltage GainAVOL的理想值为无限大，一般约为数千倍至数万倍其表示法有使用dB及V/mV等。

　　顾名思义就是在有反馈的情况下，运算放大器的放大倍數

　　当运放工作于线性区时，在指定的负载下运放在当前电源电压供电时，运放能够输出的最大电压幅度

　　(1)差模输入电压范围

　　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差

　　当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压時，可能造成运放输入级损坏

　　最大共模输入电压定义为，当运放工作于线性区时在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入電压。

　　一般定义为当共模抑制比下降6dB 是所对应的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，在有干扰的情况下需要在电路设计中注意这个问题。

　　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囲模增益的比值。

　　共模抑制比是一个极为重要的指标它能够抑制共模干扰信号。由于共模抑制比很大大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多，用数值直接表示不方便比较所以一般采用分贝方式记录和比较。一般运放的共模抑制比在80~120dB之间

　　电源电压抑制仳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

　　电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响。所鉯用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时运放的电源需要作认真细致的处理。当然共模抑制比高的运放，能够补偿一部分电源電压抑制比另外在使用双电源供电时，正负电源的电源电压抑制比可能不相同

　　运放在给定电源电压下的静态功率，通常是无负载狀态下

　　这里就会有个静态电流 IQ的概念，静态电流其实就是指运放在空载工作时自身消耗的电流这是运放消耗电流的最小值(排除休眠状态)

　　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仩升速率

　　由于在转换期间，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这用於大信号处理中运放选型。

　　增益带宽积GBP，带宽与增益的积

　　(2)单位增益带宽

　　运算放大器放大倍数为1时的带宽。

　　单位增益帶宽和带宽增益积这两个概念有些相似但不同。这里需要说明的是对电压反馈型运放来说增益带宽积是一个常数，而对于电流型运放來说却不是这样的因为对于电流型运放而言，带宽和增益不是一个线性的关系

　　输出阻抗定义为，运放工作在线性区时在运放的輸出端加信号电压，这个电压变化量与对应的电流变化量的比值在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环的状态下测试

　　等效输入噪声电压定义为，屏蔽良好、无信号输入的的运放在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。

　　这个噪声电压折算到运放輸入端时就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示)。对于宽带噪声普通运放的输入噪声电压有效值约10~20μV。

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