运放分类及选型.docx

运放分类及选型对于较大音频、视频等交流信号，选SR （转换速率）大的运放比较合适对于处理微弱的直流信号的电路，选用精度比较高的运放比较合适（即失调电流，失调 电压及温漂均比较小）运算放大器大体上可以分为如下几类：1、 通用型运放2、 高阻型运放3、 低温漂型运放4、 高速型运放5、 低功耗型运放6、 高压大功率型运放1、 通用型运放其性能指标能适合于一般性（低频以及信号变化缓慢）使用，例如"741，LM358 （双运放）， LM324 及场效应管为输入级的 LF356.2、 高阻型运放 这类运放的特点是差模输入阻抗非常高，输入偏置电流非常小实现这些指标的主要措 施是利用场效应管的高输入阻抗的特点，但这类运放的输入失调电压较大这类运放有 LF356、LF355、LF347、CA3130、CA3140 等3、 低温漂型运放 在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中，希望运放的失调电压要小，且不随温度的变化而变化低温漂型运放就是为此设计的目前常用的低温漂型运放有OP07、OP27、OP37、AD508及MOSFET组成的斩波稳 零型低温漂移器件ICL7650等4、 高速型运放在快速A/D及D/A以及在视频放大器中，要求运放的转换速率SR 一定要高，单位增 益带宽BWG —定要足够大。

高速型运放的主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应 常见的运放有LM318、叱175等其SR=50〜70V/ms5、 低功耗型运放 由于便携式仪器应用范围的扩大，必须使用低电源电压供电、低功耗的运放常用的低功耗运放有TL-022C, TL-160C等6、 高压摆大功率型运放 运放的输出电压主要受供电电源的限制在普通运放中，输出的电压最大值一般仅有几十伏，输出电流仅几十毫安，若要提高多输出电压或输出电流，运放外部必须要加辅助电路 高压大功率运放外部不需要附加任何电路，即可输出高电压和大电流 D41 运放的电源电压可达土 150V， MA791运放的输出电流可达1ANote1：精密运放是指漂移和噪声非常低、增益和共模抑制比非常高的运放这类运放的温度漂移一般低于5 V / °CNote 2：高输入阻抗运放是指采用结型场效应管或MOS管做的输入级集成运放它的一 个附带特性是转换速度比较高高输入阻抗运放应用十分广泛，如采样-保持电路、积分器、 对数放大器、测量放大器、带通滤波器等3、 高速运放是指转换速率较高的运放，一般在100V/卩s以上应用于高速A/D、D/A、 滤波器、锁相环电路、模拟乘法器等。

4、 带宽运放是指-3DB带宽（BW）比通用运放宽的集成运放运放选用注意事项11、 应正确认识、对待运放的各种参数，不要盲目片面的追求指标的先进如场效应管 输入级的运放，其输入阻抗虽高，但失调电压也较大；低功耗运放的转换速率必然也较 低2、 当用运放做微弱信号放大时，应特别注意选用失调和噪声系数均很小的运放，如 ICL7650应保证运放同相端与反相端对地的等效直流电阻相等此外，在高输入及低失调、 低温漂的高精度运放组成的印制电路板布线方案中，其输入端应加保护环3、 当运放用作直流放大时，必须进行调零有调零端的运放应接相关资料推荐的调零 电路进行调零4、 为了消除运放的高频自激，应参照规定的或推荐的参数，在规定的消振引脚之间介入适 当的电容消振，同时应避免两级以上的运放级联，以减少消振困难为了消除内阻引起的寄生振荡，可在运放电源端对地就近接去耦电容，考虑到去耦 电解电容的电感效应，常常在其二端并联一个容量为O.Oluf〜O.luf的瓷片电容单电源运放应注意的事项21、 要进行单电源放大，最少要知道的参数是单位增益带宽，开环差模电压放大倍数及输出 最大摆幅要知道设计的放大倍数越大，相应的带宽就会降低。

具体计算请参考相关资 料2、 在单电源中，使用放大倍数过大，极有可能产生自激，这时应根据要放大信号的频率和自激信号的频率，来选择在反馈电阻上的电容，其计算方法是f= ，C 一般取2兀RCIOPF-几百 PF3、 单电源多级运放的第一级最好使用同相放大器，这样可以利用同相放大器的特性使得前 后的信号得以匹配，第二级可以使用反相放大4、 有失调电压调零功能的运放要慎用，调节端的接法和布线如果没有讲究，反而使失调更 大，尤其是失调温漂5、 增益越大，噪声越大，增益误差越大6、 开环增益越大，闭环增益误差越小，闭环增益的计算是在假定开环增益为无穷大时才成 立的7、 高内阻的信号源应选择低电流噪声的运放8、 运放周围电阻越小，噪声和失调都越小，阻值选择的下限由前级驱动能力和功耗决定9、 同一运放，增益越大，输出阻抗越大运放选用注意事项3一、运算放大器参数的选择1、 供电电源电压：电压范围和是单电源供电；2、 小信号放大时，考虑运放的增益带宽积，并应留有足够的开环增益；3、 大信号放大时，要充分考虑信号的转换速率（压摆率）4、精度：虽然失调电压误差可以通过软件校正，但应尽量选用失调电压较小的运放，这 样会降低设计难度。

5、当电源阻抗或外部电阻网络阻值较大时，要考虑输入偏置电流的影响，同时零温漂的 放大器可以进一步降低宽温度应用范围里的系统调零难度6、 噪声：失调可以在后端校正，而噪声无法校正，要充分考虑运放的f7、 零点漂移和温度漂移：直流应用时，多级直流放大器之间只能直接耦合，要求前段Q点稳定，以避免影 响后级但前级的零漂和温漂妨碍了这一点因此必须选用调零端可方便调零和温漂 小的运放，而输出噪声降为次要因素交流应用时，零漂和温漂可不必考虑，输出噪声或其他指标上升为主要因素，比 如高速带宽运放的使用8、集成运放的调零问题 由于集成运放输入失调电压和输入失调电流的影响，当运放组成的线性电路输入 信号为零时，输出往往不为零为了提高电路的运算精度，要求对失调电压和失调电 流造成的误差进行补偿，这就是运放的调零常用的调零方法有内部调零（如图a所 示）和外部调零（如图b所示），对于没有内部调零端的运放，要采用外部调零方法图 a 内部有调零端的调零方法图 b 内部没有调零的外部调零法双极性输入型运放及CMOS运放的特性与限制1、 双极性输入的运放应用十分广泛，其中全部器件包括输入级都由双极性晶体管（三极管） 构成。

其输入偏置和失调电流是数百nA，偏置电压典型值是10mV,开环输入阻抗是数 百kQ2、 CMOS 运放有很高的输入阻抗，极低的偏置电流其失调电压较双极性运放要高一些 CMOS放大器可以在轨至轨的范围内工作，因为其消耗功率小，适合于单电源和低电压 应用与双极型相比， CMOS 放大器的噪声一般更高3、 BiFET运放是双极型场效应管（bipolar-field-effect）晶体管的缩写它结合了两种技术, 在前端或输入级使用FETS，其它部分使用双极管因而可以得到比双极型更宽的带宽, 更低的输入失调电流，更高的输入阻抗和更强的驱动能力但输入失调电压一般比双极 运放更高运放的性能指标11、 运算放大器的静态计数指标1) 输入失调电压 VIO(input offset voltage)输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，即为折算到输入端的失调电压，VIO 是表征运放内部的电路对称性的指标2) 输入失调电流 IIO (input offset current)在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，用于表征差分输入电流的大小3) 输入偏置电流 IB( input bias current)运放两个输入端偏置电流的平均值，用于衡量差分对管输入电流的大小。

4) 输入失调电压温漂 在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值5) 输入失调电流温漂 在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值6) 最大差模输入电压( maximum differential input voltage) 运放两端能承受的最大差模输入电压，超过此电压时，差分管将出现反向击穿现象7) 最大共模输入电压( maximum common mode input voltage) 在保证运放正常工作的条件下，共模输入电压的允许范围共模电压超过此值时，输入 差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力运算放大器的动态技术指标1) 开环差模电压放大倍数(open loop voltage gain) 运放在外加反馈条件下，输出电压与输入电压的变化量之比2) 差模输入电阻(input resistance) 输入差模信号时，运放的输入电阻3) 共模抑制比( common mode rejection ratio) 与差分放大电路中的定义相同，是差模电压增益与共模电压增益之比，常用分贝表示4) -3db 带宽( -3db band width)运算放大器的差模电压放大倍数，在高频段下降3db所对应的带宽。

5) 单位增益带宽( BWG)( unit gain band width)电压放大倍数下降到1时所对应的频率6) 转换速率(压摆率)( slew rate) 反应运放对于快速变化的输入信号的响应能力7) 等效输入噪声电压 Vn( eguivolent noise voltage) 输入端短路时，输出端的噪声电压折算到输入端的数值这一数值往往与一定的频带相对应运放的性能指标 2一、直流指标1、输入失调电压VIO： 输入失调电压定义为集成运放输出端电压零时，两个输入端之间所加的补偿电压它实 际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越好，输入失调电压越小对于加密运放或直流放大时，输入失调电压是一个十分重要的指标对于双极性工艺的运放，输入失调电压在+1〜10mV之间；采用场效应管作输入级的，VIO会更大一些对于精密运 放一般在 1mV 以下2、 输入失调电压的温度漂移（简称输入失调电压温漂）Q VIO :输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内，输入失调电压的变化与温度变化 的比值这个参数实际上是对输入失调电压的补充，便于计算在给定的工作范围内，放大电路由于温度变化造成的漂移大小一般运放的Q VIO在土 10〜20RA/dC。

3、 输入偏置电流 IIB：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IIB 对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响 双极性运放的IIB在土 10nA〜1rA之间，采用场效应管作为输入端的，IIB 一般低于1nA4、 输入失调电流IIO： 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 IIO 同样反映了运放内部电路的对称性，对称性越好，输入失调电流越小对于精密运放或 用于直流放大时，它是一个十分重要的指标输入失调电流对于小信号精密放大或直流放大有重要影响，特别是运放外部采用较大的电阻（例如10k或更大时），输入失调电流是精度的影响可能超过输入失调电压对精 度的影响5、 输入失调电流的温度漂移（简称输入失调电流温漂）： 它定义为在给定的温度范围内，输入失调电流的变化与温度变化的比值这个参数实际 上是对输入失调电流的补充该指标一般只是在精密运放参数中给出，而且是在用于 直流信号处理或是小信号处理时才需要关注6、 差模开环直流电压增益 它定义为当运放工作于线性区时，运放输出电压与差模输入电压的比值，一般运放 的差模开环直流电压增益在80~120dB之间。

实际运放的差模开环直流电压。