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電子技術
運算放大器選型的注意事項
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| 運算放大器是重要的模擬器件，在選擇一個好的運算放大器的時候不禁需要了解設計的需求，還需要知道運算放大器的制造工藝以及一些具體的參數，本文將會介紹運算放大器選擇的注意事項。 假設有一種完美的放大器，適用于任何電路設計。這種完美的運算放大器具有無限大的開環增益和帶寬，其偏置電壓、輸入偏置電流、輸入噪聲和電源電流都為零，它能夠在任意電源電壓下工作。既然它是真正完美的，那也應該是免費的。但這種完美的運算放大器實際上根本不存在，也不可能存在。于是銷售商就提供了各種各樣的運算放大器，每種都有各自不同的性能、特點和價格。了解放大器的最重要的參數，就能夠找到最合適的運算放大器。 偏置電壓和輸入偏置電流 在精密電路設計中，偏置電壓是一個關鍵因素。對于那些經常被忽視的參數，諸如隨溫度而變化的偏置電壓漂移和電壓噪聲等，也必須測定。精確的放大器要求偏置電壓的漂移小于200μV和輸入電壓噪聲低于６nV/√Hz。隨溫度變化的偏置電壓漂移要求小于1μV/℃ 。 低偏置電壓的指標在高增益電路設計中很重要，因為偏置電壓經過放大可能引起大電壓輸出，并會占據輸出擺幅的一大部分。溫度感應和張力測量電路便是利用精密放大器的應用實例。 低輸入偏置電流有時是必需的。光接收機中的放大器就必須具有低偏置電壓和低輸入偏置電流。 在所有放大器中，斬波放大器提供了最低的偏置電壓和最低的隨溫度變化的偏置電壓漂移。許多重量計量設備對增益的要求高，需要配置高質量的精密放大器，此時斬波放大器是一種很好的選擇。 注意電源的影響 便攜式系統中的放大器要求在很低的電源電壓下工作，且電源電流應很小以盡量延長電池壽命。這些放大器一般還須有良好的輸出驅動能力和高開環增益。 盡管許多放大器的廣告號稱消耗很小的電流，但在選用時仍應小心。一定要認真閱讀參數表以留心低電壓下工作可能引起的性能問題。有些低功耗運算放大器，當輸出電壓改變時其電源電流具有較寬的變化范圍。在低電源電壓下，輸出電流驅動能力也可能顯著下降?？刹殚唴当硪源_定在特定的電源電壓下所能達到的輸出電流驅動能力。 另一種選擇是使用具有“關閉”特性的放大器。雖然這種放大器具有較高的電源電流，但當不工作時能被關閉從而進入超低電流狀態。較高的電源電流可使放大器具有較快的速度和很大的輸出驅動能力。 注意避免一些常見的錯誤 運算放大器參數表包含許多信息，但有時可能很難通過比較兩個參數表來確定哪種運放性能更優。輸入共模電壓范圍指標即是一個例子。這個參數常被誤用。 為確保正常工作，要注意共模抑制比（CMRR）的測試條件。給出的測試條件表示共模輸入電壓范圍。軌-軌輸入放大器的共模輸入電壓范圍是從負電源（V-）到正電源（V+）。 與輸入電壓范圍不同，運算放大器的輸出電壓擺幅并沒有清晰的定義。大多數單電源放大器參數表都給出了針對高、低兩種輸出擺幅下的電壓指標。它表示當放大器吸入和泵出電流時，放大器的輸出擺幅接近正電源和地的能力?？上У氖?，一般無法根據不同廠商的參數表對這些數值進行直接比較，因為不同的供應商會以不同的方式定義輸出負載。 關鍵要看負載是電阻還是電流源。如果負載是電流源，那么可測量相似的負載電流，這樣就能很容易地比較不同放大器間的輸出電壓擺幅。若負載是電阻，則要判斷該電阻是與電源電壓Vcc相連，還是與參考電壓Vcc/2相連，或是接地。 負載連接到Vcc/2將使放大器的輸出級可以泵出和吸入電流，但放大器的輸出電流相當于負載接地或接到正電源情況下的一半。這種輸出電流的差別可使得運算放大器的擺幅接近正負電源的值。這在某種程度上可能誤導，因為在大多數單電源直流應用電路設計中，負載都直接接地，放大器輸出的擺幅達不到正電源的值。 電容驅動能力是一個在參數表中經常定義含糊的參數。所有的放大器對容性負載的靈敏度有不同程度的差別。一些低功耗放大器相對于僅僅幾百個皮法的容性負載就可能變得不穩定。因此，這些放大器的參數表可能會隱藏這個事實。 要確定放大器對于輸出電容的靈敏度，可以通過相對于容性負載的過沖（overshoot）曲線圖來決定。另一個較好的示意圖是小信號響應圖，可用來觀測過沖的程度和特定容性負載的下降時間。某些參數表還提供了相對容性負載的增益-帶寬示意圖。 減小過沖和阻尼振蕩的一個方法就是在輸出負載上并聯一個串聯R-C網絡?？赏ㄟ^實驗來確定這個網絡（也稱阻尼電路）的最佳值。也能在器件的應用說明中找到減小過沖和阻尼振蕩的其它方法。 |
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