1 運(yùn)放的組成

1.1 外部組成

1、+同相輸入端

2、-反相輸入端

3、Out輸出端

1.2 內(nèi)部組成

1、輸入級(jí)

2、中間放大級(jí)

3、輸出級(jí)

2 運(yùn)放的作用

1.1 放大小信號(hào)

1.2 阻抗匹配

1.3 信號(hào)隔離

1.4 構(gòu)成濾波器

1.4.1 低通濾波器

1.4.2 高通濾波器

1.4.3 帶通濾波器

1.5 驅(qū)動(dòng)

1.6 小功率電源

3 運(yùn)放的供電

3.1 采用LDO供電

推薦選擇LDO，因?yàn)長DO供電質(zhì)量較好，可以比DCDC模塊減少電源紋波

1、單電源供電

正電壓芯片例如：LM2575

2、雙電源供電

負(fù)電壓采用電荷泵芯片例如：SGM3204

3.2采用DCDC模塊

供電電源紋波較大推薦用LDO

4 軌對(duì)軌運(yùn)放的概念

軌指的是 供電電壓 ，輸入/輸出 “包含“供電電壓即所謂的軌對(duì)軌輸入/輸出（輸出無法真正做到軌對(duì)軌：輸入由于補(bǔ)償電路的作用可以超過供電軌，但是輸出級(jí)由于晶體管導(dǎo)通內(nèi)阻無法做到完全軌對(duì)軌有幾mv～幾十mv差距。）

5 分析方法

5.1 閉環(huán)情況下分析方法

5.1.1 虛短

負(fù)反饋環(huán)路下， 同相輸入端與反相輸入端電壓基本相當(dāng) ，像短路似的，即所謂的虛短，但物理層面上并非真的短路

5.1.2 虛斷

負(fù)反饋環(huán)路下， 同相輸入端與反相輸入端輸入的電流非常小 ，通常都在nA級(jí)以下（常用運(yùn)放多是pA級(jí)）像”斷開“似的，即所謂的虛斷，但物理鏈路上還是連著的

5.2 開環(huán)情況下分析方法

開環(huán)情況下只有做比較器時(shí)虛斷概念還可以適用的比如可以理解為做比較器時(shí)流經(jīng)運(yùn)放點(diǎn)電流為零

6 常用參數(shù)

6.1 直流參數(shù)

6.1.1 輸出失調(diào)電壓 Vos

將運(yùn)放的兩個(gè)輸入端接地，理想運(yùn)放輸出為零。但實(shí)際運(yùn)放輸出不為零。將輸出電壓除以增益得到的等效輸入電壓稱為 輸入失調(diào)電壓 。

一般定義為運(yùn)放輸出為零時(shí)，兩個(gè)輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓。該值反映了運(yùn)放內(nèi)部電路的對(duì)稱性， 對(duì)稱性越好，輸入失調(diào)電壓越小 。

Vos越小，芯片價(jià)格就越貴。

規(guī)格書上一般給出了1） 25c典型值； 2） 全溫度值。 我們?cè)谶x擇運(yùn)放的時(shí)候，還是要看 全溫度的最大值。 因?yàn)槲覀兒茈y預(yù)測(cè)產(chǎn)品用在什么情況下。所以為了保證worst case design。我們要選考慮Vos的最大值。

6.1.2 輸入失調(diào)電壓的溫漂

又叫 溫度系數(shù)TC VOS， 高精度的是幾個(gè)nV/C，一般為幾個(gè)uV/C

輸入失調(diào)電壓的溫度漂移（簡(jiǎn)稱輸入失調(diào)電壓溫漂） αVIO ：定義為在 給定溫度范圍內(nèi) ，輸入失調(diào)電壓的變化與溫度變化的 比值 。

作為輸入失調(diào)電壓的補(bǔ)充，便于計(jì)算 在給定的工作范圍內(nèi) ，放大電路由于溫度變化造成的輸入失調(diào)電壓漂移大小。

6.1.3 輸入偏置電流 Ib

定義為當(dāng)運(yùn)放的****輸出直流電壓為零時(shí)，運(yùn)放兩輸入端流進(jìn)或流出直流電流的 平均值 。

輸入偏置電流對(duì)進(jìn)行高阻信號(hào)放大、積分電路等對(duì)輸入阻抗有要求的地方有較大的影響。輸入偏置電流與制造工藝有一定關(guān)系。

** IB 比較大，對(duì)原信號(hào)影響大，相當(dāng)于對(duì)原信號(hào)有了個(gè)分壓。**

一般是pA級(jí)，nA級(jí)。

上圖是Ib和Vos的一個(gè)等效示意圖。Ib是流向地的。Vos疊加在輸入端的。Vos可能是正，也可能是負(fù)，正的話，就是在信號(hào)上疊加，負(fù)的話，就是在原信號(hào)上扣除。運(yùn)放所謂的 線性 ，也是在扣除或者疊加Vos之后，表現(xiàn)出的特性。也可以從軟件端扣除Vos的影響。

6.1.4 輸入失調(diào)電流

是Ib的補(bǔ)充

輸入失調(diào)電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時(shí)，其兩輸入端偏置電流的差值（同相端Ib與反向端Ib的差值）。輸入失調(diào)電流同樣反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對(duì)稱性， 對(duì)稱性越好，輸入失調(diào)電流電流越小 。

6.1.5 共模電壓輸入范圍Vcm

運(yùn)放兩輸入端與地建能加的共模電壓范圍Vcm“包括”正、負(fù)電源電壓時(shí)為理想特性。

所謂“Rail to Rail Input”就是指輸入共模電壓范圍十分接近電源軌，一般可以抵御 負(fù)電源軌而稍微抵御正電源軌

6.1.6 輸出動(dòng)態(tài)范圍特性

即輸出電壓范圍，所謂“Rail to Rail Output”即 軌對(duì)軌輸出 ，輸出Voh、Vol極為接近供電軌，會(huì)有幾十mV的距離，也與負(fù)載有關(guān)。

6.1.7 輸出電流特性

即運(yùn)放的帶載能力，一般會(huì)給出Sink、Source電流大小，也有運(yùn)放只給出 短路時(shí)的極限電流 。這個(gè)參數(shù)，設(shè)計(jì)時(shí)候，要考慮最小值。

6.1.8 工作電壓范圍 ** Vdd**

總電源電壓范圍。 它是兩個(gè)電源端之間的總電壓 。例如，30V 的總電壓范圍為 ±15V。再如，某個(gè)運(yùn)算放大器的工作電壓范圍可能為 6V 到 36V。在低壓極端條件下，它可能為 ±3V 或者 +6V。 在高壓極端條件下 ，它可能為 ±18V 或者 +36V，甚至是 -6V/+30V。

6.1.9 靜態(tài)工作電流** Iq**

靜態(tài)電流，是 運(yùn)放不工作但是還上電時(shí)候 ， 所消耗的最小的電流， 一般需要省電的設(shè)備上，對(duì)這個(gè)有要求。

6.2 交流參數(shù)

6.2.1 增益帶寬積** GBP**

單位增益帶寬定義：運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下，講一個(gè)恒幅正弦小信號(hào)輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測(cè)得閉環(huán)電壓增益下降3db（或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號(hào)的0.707）所對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率。 這個(gè)參數(shù)決定了 單級(jí)放大倍數(shù) 。

6.2.2 開環(huán)增益** Aol**

定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，運(yùn)放 輸出電壓與差模電壓輸入電壓的比值 。

由于差模開環(huán)直流電壓增益很大，大多數(shù)運(yùn)放的差模開環(huán)直流電壓增益一般在數(shù)萬倍或更多，用數(shù)值直接表示不方便比較，所以一般采用分貝方式記錄和比較。

理想運(yùn)放的開環(huán)增益為無窮大，實(shí)際運(yùn)放一般在80dB – 150dB。

6.2.3 壓擺率** SR**

也稱轉(zhuǎn)換速率，定義為：運(yùn)放接成閉環(huán)條件下，將一個(gè)大信號(hào)（含階躍信號(hào)）輸入到運(yùn)放輸出端，從運(yùn)放的輸出端測(cè)運(yùn)放的輸出上升速率。

由于在轉(zhuǎn)換期間，運(yùn)放的輸出端處于開關(guān)狀態(tài)，所以運(yùn)放的反饋回路不起作用，也就是轉(zhuǎn)換速率與閉環(huán)增益無關(guān)。

6.2.4 電壓噪聲密度 en

運(yùn)放本身內(nèi)部電路也有固有存在的噪聲，氛圍電壓噪聲和電流噪聲。

通常規(guī)格書中以 nV/rtHz 和 pA/rtHz 來表示，也就是與頻率相關(guān)的一個(gè)指標(biāo)。

參數(shù)越小，運(yùn)放自身引入到系統(tǒng)的噪聲也越小。

做音頻處理時(shí)候，會(huì)選擇該參數(shù)小的，比如LMV721，LMV722（8.5nV/rtHz，1kHz以下）

6.2.5 相位裕度

簡(jiǎn)單地說裕量就是多余的量。

相位裕量是 分析運(yùn)算放大器穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù) ，

相位裕量是指運(yùn)算放大器 開環(huán)增益為0dB時(shí)的相位與180 ° 的差值 。

如果系統(tǒng)的環(huán)路增益大于等于0dB且相移超過180 ° 時(shí)，閉環(huán)的放大電路就會(huì)不穩(wěn)定產(chǎn)生振蕩，而相位裕量表明了距離產(chǎn)生自激振蕩的裕量大小，這也是相位裕量成為標(biāo)志運(yùn)算放大器穩(wěn)定性的一個(gè)重要參數(shù)的原因之一。

6.2.6 共模信號(hào)抑制比

共模抑制比定義為當(dāng) 運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí) ， 運(yùn)放差模增益與共模增益的比值。 即在運(yùn)放兩端輸入端與地間加相同信號(hào)時(shí)，輸入、輸出間的增益稱為共模電壓增益AVC，則CMRR = AV/AVC

共模抑制比是一個(gè)極為重要的指標(biāo)， 它能夠抑制共模輸入的干擾信號(hào) 。值越大，運(yùn)放能夠抑制干擾的能力越強(qiáng)。也越貴。

6.2.7 電源紋波抑制比

定義為運(yùn)放工作于線性區(qū)時(shí)，運(yùn)放輸入失調(diào)電壓隨電源電壓的變化 比值 。即正、負(fù)電源電壓變化時(shí)，該變化量出現(xiàn)在運(yùn)放的輸出中，并將其換算為運(yùn)放輸入的值。

若電源變化△Vs時(shí)等效輸入換算電壓為△Vin，則PSRR = △Vs/△Vin。

電源電壓抑制比反映了 電源變化對(duì)運(yùn)放輸出的影響 。

高頻對(duì)應(yīng)PSRR值會(huì)變小，所以，一般考慮layout上，在運(yùn)放電源管教附近加電容來濾掉電源中的高頻噪聲。

6.3 極限參數(shù)

6.3.1 ESD

人體放電 HBM

機(jī)器放電 MM

芯片自身放電 CDM

6.3.2 Supply Voltage 電源電壓

6.3.3 Operating Temperature range工作溫度范圍

6.3.4 Input Voltage輸入電壓

6.3.5 Input current輸入電流

6.3.6 Differential Input Voltage差動(dòng)輸入電壓