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【導(dǎo)讀】運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”）是具有很高放大倍數(shù)的電路單元。在實(shí)際電路中，通常結(jié)合反饋網(wǎng)絡(luò)共同組成某種功能模塊。它是一種帶有特殊耦合電路及反饋的放大器。以下將為大家講解運(yùn)算放大器常見(jiàn)指標(biāo)及重要特性分析。

輸入失調(diào)電壓(Offset Voltage，VOS)

定義：在運(yùn)放開(kāi)環(huán)使用時(shí)， 加載在兩個(gè)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：1μV 以下，屬于極優(yōu)秀的。100μV 以下的屬于較好的。最大的有幾十mV。

對(duì)策：

1 選擇 VOS遠(yuǎn)小于被測(cè)直流量的放大器，

2 過(guò)運(yùn)放的調(diào)零措施消除這個(gè)影響

3 如果你僅關(guān)心被測(cè)信號(hào)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(diào)電壓會(huì)消失。但實(shí)際中IB1=IB2很難滿足

失調(diào)電壓漂移(Offset Voltage Drift)

定義：當(dāng)溫度變化(μV/°C)、時(shí)間持續(xù)(μV/MO)、供電電壓(μV/V)等自變量變化時(shí)， 輸入失調(diào)電壓會(huì)發(fā)生變化。

后果：很嚴(yán)重。因?yàn)樗荒鼙徽{(diào)零端調(diào)零，即便調(diào)零完成，它還會(huì)帶來(lái)新的失調(diào)。

對(duì)策：第一， 就是選擇高穩(wěn)定性，也就是上述漂移系數(shù)較小的運(yùn)放。第二，有些運(yùn)放具有自歸零技術(shù)，它能不斷地測(cè)量失調(diào)并在處理信號(hào)過(guò)程中把當(dāng)前失調(diào)電壓減掉。

輸入偏置電流(Input bias current， IB)

定義：當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時(shí)，兩個(gè)輸入端流進(jìn)電流的平均值。Ib=(Ib1+Ib2)/2

優(yōu)劣范圍：60fA~100μA。

后果：第一，當(dāng)用放大器接成跨阻放大測(cè)量外部微小電流時(shí)，過(guò)大的輸入偏置電流會(huì)分掉被測(cè)電流，使測(cè)量失準(zhǔn)。第二，當(dāng)放大器輸入端通過(guò)一個(gè)電阻接地時(shí)，這個(gè)電流將在電阻上產(chǎn)生不期望的輸入電壓。

對(duì)策：為避免輸入偏置電流對(duì)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(diào)電流(Input offset current， IOS)

定義：當(dāng)輸出維持在規(guī)定的電平時(shí)，兩個(gè)輸入端流進(jìn)電流的差值。

優(yōu)劣范圍：20fA~100μA。

Ib=Ib1-Ib2

后果：失調(diào)電流的存在，說(shuō)明兩個(gè)輸入端客觀存在的電流有差異，無(wú)法用外部電阻實(shí)現(xiàn)匹配抵消偏置電流的影響。

噪聲指標(biāo)(Noise)

運(yùn)放常見(jiàn)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(wú)關(guān)。

如何根據(jù)datasheet估算運(yùn)放的噪聲??

如何計(jì)算電阻的噪聲??

噪聲的有效值和峰峰值關(guān)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(yùn)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(dāng)運(yùn)放最大輸入電壓范圍與電源范圍比較接近時(shí)，比如相差 0.1V 甚至相等、超過(guò)，都可以叫“輸入軌至軌”，表示為 Rail-to-rail input，或 RRI。

理解：運(yùn)放的兩個(gè)輸入端，任何一個(gè)的輸入電壓超過(guò)此范圍，都將引起運(yùn)放的失效。注意，超出此范圍并不代表運(yùn)放會(huì)被燒毀，但絕對(duì)參數(shù)中出現(xiàn)的此值是堅(jiān)決不能超過(guò)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(fù)載情況下，輸出能夠達(dá)到的最大電壓范圍。當(dāng)運(yùn)放的輸出范圍已經(jīng)接近于電源電壓范圍時(shí)，就自稱“輸出軌至軌”，表示為 Rail-to-rail output，或 RRO。

理解：在沒(méi)有額外的儲(chǔ)能元件情況下，運(yùn)放的輸出電壓不可能超過(guò)電源電壓范圍，隨著負(fù)載的加重，輸出最大值與電源電壓的差異會(huì)越大。

輸出電壓范圍，或者輸出至軌電壓有如下特點(diǎn)：

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

2) 至軌電壓與負(fù)載密切相關(guān)，負(fù)載越重(阻抗小) 至軌電壓越大;

3) 至軌電壓與信號(hào)頻率相關(guān)，頻率越高，至軌電壓越大，甚至?xí)蝗淮蠓认陆?

4) 至軌電壓在 20mV 以內(nèi)，屬于非常優(yōu)秀。

5) RRIO(輸入輸出均軌至軌)

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