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運算放大器常見指標及重要特性解析
文章來源:永阜康科技 更新時間:2020/1/16 10:59:00
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輸入失調電壓(Offset Voltage,VOS)
定義:在運放開環(huán)使用時, 加載在兩個輸入端之間的直流電壓使得放大器直流輸出電壓為 0。

優(yōu)劣范圍:1 V 以下,屬于極優(yōu)秀的。100 V 以下的屬于較好的。最大的有幾十 mV。 

對策:
1、選擇 VOS 遠小于被測直流量的放大器,

2、過運放的調零措施消除這個影響

3、如果你僅關心被測信號中的交變成分,你可以在輸入端和輸出端增加交流耦合電路,將其消除。

如果 IB1=IB2,那么選擇 R1=R2//RF,可以使電流形成的失調電壓會消失。但實際中 IB1=IB2 很難滿足  

失調電壓漂移(Offset Voltage Drift)
定義:當溫度變化( V/°C)、時間持續(xù)( V/MO)、供電電壓( V/V)等自變量變化時, 輸入失調電壓會發(fā)生變化。

后果:很嚴重。因為它不能被調零端調零,即便調零完成,它還會帶來新的失調。

  

對策:
1、 就是選擇高穩(wěn)定性,也就是上述漂移系數(shù)較小的運放。 

2、有些運放具有自歸零技術,它能不斷地測量失調并在處理信號過程中把當前失調電壓減掉。

  

輸入偏置電流(Input bias current, IB)
定義:當輸出維持在規(guī)定的電平時,兩個輸入端流進電流的平均值。Ib=(Ib1+Ib2)/2 優(yōu)劣范圍:60fA~100 A。

  

后果:
第一,當用放大器接成跨阻放大測量外部微小電流時,過大的輸入偏置電流會分掉被測電流,使測量失準。

第二,當放大器輸入端通過一個電阻接地時,這個電流將在電阻上產生不期望的輸入電壓。

  

對策:
為避免輸入偏置電流對放大電路的影響,最主要的措施是選擇 IB 較小的放大器。

  

輸入失調電流(Input offset current, IOS)

定義:當輸出維持在規(guī)定的電平時,兩個輸入端流進電流的差值。

優(yōu)劣范圍:20fA~100 A。Ib=Ib1-Ib2

 

后果:
失調電流的存在,說明兩個輸入端客觀存在的電流有差異,無法用外部電阻實現(xiàn)匹配抵消偏置電流的影響。

  

噪聲指標(Noise)
運放常見的噪聲根源有兩類,一類為 1/f 噪聲,其電能力密度曲線隨著頻率的上升而下降; 一類為白噪聲,或者叫平坦噪聲,其電能力密度曲線是一條直線,與頻率無關。

如何根據(jù) datasheet 估算運放的噪聲 

如何計算電阻的噪聲  

噪聲的有效值和峰峰值關系:噪聲峰峰值為噪聲有效值的 6.6 倍。

  

輸入電壓范圍(Input Voltage Range)
定義:保證運算放大器正常工作的最大輸入電壓范圍。也稱為共模輸入電壓范圍。

當運放最大輸入電壓范圍與電源范圍比較接近時,比如相差 0.1V 甚至相等、超過,都可以叫“輸入軌至軌”,表示為 Rail-to-rail input,或 RRI。

理解:運放的兩個輸入端,任何一個的輸入電壓超過此范圍,都將引起運放的失效。注意,超出此范圍并不代表運放會被燒毀,但絕對參數(shù)中出現(xiàn)的此值是堅決不能超過的。

  

輸出電壓范圍(VOH/VOL 或者 Swing from rail)
定義:在給定電源電壓和負載情況下,輸出能夠達到的最大電壓范圍。當運放的輸出范圍已經接近于電源電壓范圍時,就自稱“輸出軌至軌”,表示為 Rail-to-rail output,或 RRO。

理解:在沒有額外的儲能元件情況下,運放的輸出電壓不可能超過電源電壓范圍,隨著負載的加重,輸出最大值與電源電壓的差異會越大。

  

輸出電壓范圍,或者輸出至軌電壓有如下特點:        

1) 正至軌電壓與負至軌電壓的絕對值可能不一致,但一般情況下數(shù)量級相同;

2) 至軌電壓與負載密切相關,負載越重(阻抗小) 至軌電壓越大;

3) 至軌電壓與信號頻率相關,頻率越高,至軌電壓越大,甚至會突然大幅度下降;

4)至軌電壓在 20mV 以內,屬于非常優(yōu)秀。   

5) RRIO(輸入輸出均軌至軌)

 
 
 
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