运放指标

Meadows-beside-Lake / 2023-07-15 / 原文

失调电压Vos

offset voltage

使用实际运放时,我们发现运放的两个输入端同时接地时,输出将呈饱和电压(电源轨V+ 或V- )而非0,原因是运放内部存在VOS

  • 该值可正可负
  • 可以看作在同相输入端有一个内部的小电压源
    • 想象实际运放内部有一个理想运放

失调电压看起来很小,数量级在μV~mV,但放大后即使不会让运放输出饱和,也会影响高倍放大的精密电路检测微弱信号的精度

另外要注意温度对失调电压的影响,而精密运放在这方面变化很小

偏置电流IB

bias current

定义

实际运放的两个输入端电流不为0,且不受输入端电压影响,好比同相和反相输入端分别接了两个电流源。
这两个电流值很近似,但不绝对相同,因此分别用common mode(Input Bias Current)和diffrential mode(Input Offset Current,即IOS ,为两电流之差的绝对值)的形式来表示

手册

偏置电流看起来很小,比如OPA656(双极型输入)的最大偏置电流为35uA,但是对输出阻抗高的信号源放大时非常重要,例如在100K电阻上可产生3.5V的电压,**放大倍数稍大就可以使运放饱和 **

  • 双极型输入
    • Inverting Input Bias Current
      • 信号从反相端输入
    • **Non-inverting Input Bias Current **

应用

为了减小偏置电流的影响,考虑反向放大电路在同相输入端接入电阻的情况

输入阻抗

impedance,resistance

  • Noninverting Input Impedance
    • 非反相输入阻抗
  • Inverting Input Resistance
    • 反相输入电阻

这两个参数意味着运放的输入阻抗作为信号源的负载时,会影响信号源输出的电压和电流

  • 一般来说,运放的输入阻抗(100k,1M)要远大于信号源内阻(10k)(90%精度乃至99%精度)

两个基本定义

共模输入阻抗

  • 定义:每个输入端和地之间的电阻
  • 测量方法
    • 共模输入电压的变化与偏置电流的变化之比

差模输入阻抗

  • 定义:同相输入端和反相输入端之间的总电阻
  • 测量方法
    • 差分输入电压的变化与偏置电流的变化之比
  • 57938909.jpeg

FET型输入阻抗远高于双极型

补充

  • 共模输入
    • 输入两个同频同相同幅的信号
    • 输出零电压
      • 称为共模抑制
        • 不希望该杂讯出现在输出端干扰想要的信号
  • 差分输入(双端输入)
    • 两个输入端分别接入极性相反(相位不同)的信号
    • 输出放大后的两输入之间的差异

输入电压范围

input voltage range

  • Common-Mode Voltage Range
    • 超过该范围会引起削波或其他失真

dc supply voltage

  • 电源轨
    • 轨到轨输入和输出运放(OPA365)
    • 轨到轨输出运放(OPA335):输入在高电平处需要1.5V净空
    • 非轨到轨运放(LM324,OP27):输入和输出在高低电平处都需要一定的净空(裕量从数mV到数V不等)
  • 对单电源供电的运放要格外注意
    • 若信号源以GND为参考,当输入小信号逼近GND电源轨时,若不满足输入条件,运放将不能正常工作

输入电压范围

轨到轨:ouput swing from rail
非轨到轨:VOH (High-level output voltage) 和 VOL

压摆率

Slew Rate

定义

  • 运放单位时间输出电压变化的最大速率
  • 单位V/μs

应用

  • 根据信号的最大斜率选择相应压摆率的运放,避免波形失真
  • 结合增益带宽积计算。例如,输出50MHz正弦信号可以达到多少峰峰值
  • 压摆率限制了输出大信号的带宽