运放使用注意事项
2014-09-19 13:05
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1 失调电压,电流
2 温漂
3 压摆率(大信号)
压摆率(SR)是指输入为阶跃信号时闭环放大器的输出电压时间变化率的平均值
压摆率在英文里是slew rate,简写为SR。压摆率也称转换速率。
压摆率的意思就是运算放大器输出电压的转换速率,单位有通常有V/s,V/ms和V/μs三种,它反映
的是一个运算放大器在速度方面的指标。
一般来说,压摆率高的运放,其工作电流也越大,亦即耗电也大的意思。但压摆率却是高速运放的重要指标。
压摆率的数学定义:SR=2×pi×f×Vpk
其中:f为最大频率,一般认为是带宽
Vpk是放大输出信号的最大峰值
压摆率隐含的概念:大信号放大时的带宽问题
压摆率计算出的带宽同带宽增益积的关系:带宽增益积反应小信号放大信号的带宽问题,压摆率反应大信号放大信号的问题,一般大信号的带宽都要小于带宽增益积的值。
在设计大信号放大电路时一定要考虑器件的压摆率。
4 小信号(带宽增益积)
假设运算放大器的增益带宽积为1 MHz,它意味着当频率为1 Mhz时,器件的增益下降到单位增益。即此时A=1。同时说明这个放大器最高可以以1 MHz的频率工作而不至于使输入信号失真。由于增益与频率的乘积是确定的,因此当同一器件需要得到10倍增益时,它最高只能够以100
kHz的频率工作。
5 噪声分析(电阻热噪声,电压噪声,电流噪声)
6 large signal voltage gain :开环放大倍数
在不具负反馈情况下(开环路状况下),运算放大器的放大倍数称为开环增益,简称AVOL。AVOL的理想值为无限大,一般约为数千倍至数万倍之间,其表示法有使用dB及V/mV等,例如μA741C及LM318的AVOL典型值均为200V/mV或106dB。在运算放大器中为使计算简便而有虚接地(Virtual
Ground) 的假设,在此假设AVOL必须越大越容易满足此需接地的条件。
1、开环增益无穷大
2、输入阻抗无穷大,输出阻抗为0
3、通频带无穷大
4、开环(OPEN-LOOP)是指不带反馈网络时的状态, 而闭环(CLOSE-LOOP)是加入反馈时的状态
这样子才定义为理想运放,当然不能让运放饱和,那样就没意义研究了。
5、理想运放是最佳的输入与输出的比例。
共模抑制比(英语:common-mode rejection ratio, CMRR)是模拟电路中差分放大器(或者其他电子器件)的一个用于衡量其抑制两端输入信号共模部分的一个参数。在实际应用中,例如,当有用信号为低电压信号且叠加在一个可能较高的电压补偿,或者是相关信息表示为在两个信号的差值时,较高的共模抑制比就十分重要。
理想状态下,一个差分放大器两个输入端分别输入
![](http://upload.wikimedia.org/math/9/5/6/9562387112848b94339e835534614af9.png)
和
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/c/c/ccc6f1d63b7a1b0da9a610b65f12bf2c.png)
,输出
![](http://upload.wikimedia.org/math/4/a/f/4afcd4184f699a4dce773022ebbb6ab6.png)
,这里
![](http://upload.wikimedia.org/math/2/5/9/2592349efd0cb31c17f9287c959ca517.png)
为差模增益。然而,现实中的差分放大器用下式表示更佳:
![](http://upload.wikimedia.org/math/4/2/3/42358663667575643da88a9f03324203.png)
这里
![](http://upload.wikimedia.org/math/3/1/3/3139ff224b14c207ac733d3d8eb51e1d.png)
是共模增益,通常情况远小于差模增益。
共模抑制比定义为差模增益与共模增益的比值:
![](http://upload.wikimedia.org/math/2/d/8/2d8b4f3434b8daae9e5f671ca096bc51.png)
其中,
![](http://upload.wikimedia.org/math/0/7/e/07e22e310b427002d37a911947c61a49.png)
为差分放大器的差模增益,
![](http://upload.wikimedia.org/math/1/6/8/168d0dd00d21d6b28e0f2e324099dd58.png)
为共模增益。
如果使用对数,则共模抑制比可以用分贝值来表示[1]:
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/b/1/cb1aa4126325804dbb5c968053de4607.png)
由于差模增益一般远大于共模增益,共模抑制比是一个正数。
共模抑制比是一个很重要的产品参数,它表示了通过放大器的共模信号的抑制与衰减的情况。其值通常也取决于信号本身的频率,因此严格来说必须表示为一个函数[2]。
抑制共模信号在信号传输中降低噪声信号十分重要。例如,在噪声环境中测量热电偶的阻抗时,环境中的噪声同时输入两个端口,造成一个共模的噪声信号。测量仪器的共模抑制比决定了其对噪声或者补偿的衰减。
一个运算放大器(简称运放)有两个输入端,同相输入端(
![](http://upload.wikimedia.org/math/9/5/6/9562387112848b94339e835534614af9.png)
)和反相输入端(
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/c/c/ccc6f1d63b7a1b0da9a610b65f12bf2c.png)
),其开环增益为
![](http://upload.wikimedia.org/math/d/c/5/dc552dd51837e03076062830ec2e403e.png)
。理想运算放大器的输出信号可表示为:
![](http://upload.wikimedia.org/math/5/b/c/5bcfc52dbc871657117416a16fc58ed4.png)
这个方程表示了一个无穷大的共模抑制比。如果两个输入端口输入完全相同(包括幅值和相位)的信号,则输出信号为零。在实际应用中,常常不是绝对的理想运算放大器,共模抑制比越低,则共模信号在输出信号中的体现越大。例如,常见的741型运算放大器,在大多数情况下其共模抑制比约为90分贝[3]。对于那些对运算放大器输出变化不太敏感的应用中,70分贝的共模抑制比已经足够。一些高端的电子设备可能会使用120分贝(如LM4562M[4])甚至更高的运算放大器
2 温漂
3 压摆率(大信号)
压摆率(SR)是指输入为阶跃信号时闭环放大器的输出电压时间变化率的平均值
压摆率在英文里是slew rate,简写为SR。压摆率也称转换速率。
压摆率的意思就是运算放大器输出电压的转换速率,单位有通常有V/s,V/ms和V/μs三种,它反映
的是一个运算放大器在速度方面的指标。
一般来说,压摆率高的运放,其工作电流也越大,亦即耗电也大的意思。但压摆率却是高速运放的重要指标。
压摆率的数学定义:SR=2×pi×f×Vpk
其中:f为最大频率,一般认为是带宽
Vpk是放大输出信号的最大峰值
压摆率隐含的概念:大信号放大时的带宽问题
压摆率计算出的带宽同带宽增益积的关系:带宽增益积反应小信号放大信号的带宽问题,压摆率反应大信号放大信号的问题,一般大信号的带宽都要小于带宽增益积的值。
在设计大信号放大电路时一定要考虑器件的压摆率。
4 小信号(带宽增益积)
假设运算放大器的增益带宽积为1 MHz,它意味着当频率为1 Mhz时,器件的增益下降到单位增益。即此时A=1。同时说明这个放大器最高可以以1 MHz的频率工作而不至于使输入信号失真。由于增益与频率的乘积是确定的,因此当同一器件需要得到10倍增益时,它最高只能够以100
kHz的频率工作。
5 噪声分析(电阻热噪声,电压噪声,电流噪声)
6 large signal voltage gain :开环放大倍数
在不具负反馈情况下(开环路状况下),运算放大器的放大倍数称为开环增益,简称AVOL。AVOL的理想值为无限大,一般约为数千倍至数万倍之间,其表示法有使用dB及V/mV等,例如μA741C及LM318的AVOL典型值均为200V/mV或106dB。在运算放大器中为使计算简便而有虚接地(Virtual
Ground) 的假设,在此假设AVOL必须越大越容易满足此需接地的条件。
理想运放的条件
1、开环增益无穷大2、输入阻抗无穷大,输出阻抗为0
3、通频带无穷大
4、开环(OPEN-LOOP)是指不带反馈网络时的状态, 而闭环(CLOSE-LOOP)是加入反馈时的状态
这样子才定义为理想运放,当然不能让运放饱和,那样就没意义研究了。
5、理想运放是最佳的输入与输出的比例。
CMRR
共模抑制比(英语:common-mode rejection ratio, CMRR)是模拟电路中差分放大器(或者其他电子器件)的一个用于衡量其抑制两端输入信号共模部分的一个参数。在实际应用中,例如,当有用信号为低电压信号且叠加在一个可能较高的电压补偿,或者是相关信息表示为在两个信号的差值时,较高的共模抑制比就十分重要。理想状态下,一个差分放大器两个输入端分别输入
![](http://upload.wikimedia.org/math/9/5/6/9562387112848b94339e835534614af9.png)
和
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/c/c/ccc6f1d63b7a1b0da9a610b65f12bf2c.png)
,输出
![](http://upload.wikimedia.org/math/4/a/f/4afcd4184f699a4dce773022ebbb6ab6.png)
,这里
![](http://upload.wikimedia.org/math/2/5/9/2592349efd0cb31c17f9287c959ca517.png)
为差模增益。然而,现实中的差分放大器用下式表示更佳:
![](http://upload.wikimedia.org/math/4/2/3/42358663667575643da88a9f03324203.png)
这里
![](http://upload.wikimedia.org/math/3/1/3/3139ff224b14c207ac733d3d8eb51e1d.png)
是共模增益,通常情况远小于差模增益。
共模抑制比定义为差模增益与共模增益的比值:
![](http://upload.wikimedia.org/math/2/d/8/2d8b4f3434b8daae9e5f671ca096bc51.png)
其中,
![](http://upload.wikimedia.org/math/0/7/e/07e22e310b427002d37a911947c61a49.png)
为差分放大器的差模增益,
![](http://upload.wikimedia.org/math/1/6/8/168d0dd00d21d6b28e0f2e324099dd58.png)
为共模增益。
如果使用对数,则共模抑制比可以用分贝值来表示[1]:
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/b/1/cb1aa4126325804dbb5c968053de4607.png)
由于差模增益一般远大于共模增益,共模抑制比是一个正数。
共模抑制比是一个很重要的产品参数,它表示了通过放大器的共模信号的抑制与衰减的情况。其值通常也取决于信号本身的频率,因此严格来说必须表示为一个函数[2]。
抑制共模信号在信号传输中降低噪声信号十分重要。例如,在噪声环境中测量热电偶的阻抗时,环境中的噪声同时输入两个端口,造成一个共模的噪声信号。测量仪器的共模抑制比决定了其对噪声或者补偿的衰减。
运算放大器的例子[编辑]
一个运算放大器(简称运放)有两个输入端,同相输入端(![](http://upload.wikimedia.org/math/9/5/6/9562387112848b94339e835534614af9.png)
)和反相输入端(
![](http://upload.wikimedia.org/math/c/c/c/ccc6f1d63b7a1b0da9a610b65f12bf2c.png)
),其开环增益为
![](http://upload.wikimedia.org/math/d/c/5/dc552dd51837e03076062830ec2e403e.png)
。理想运算放大器的输出信号可表示为:
![](http://upload.wikimedia.org/math/5/b/c/5bcfc52dbc871657117416a16fc58ed4.png)
这个方程表示了一个无穷大的共模抑制比。如果两个输入端口输入完全相同(包括幅值和相位)的信号,则输出信号为零。在实际应用中,常常不是绝对的理想运算放大器,共模抑制比越低,则共模信号在输出信号中的体现越大。例如,常见的741型运算放大器,在大多数情况下其共模抑制比约为90分贝[3]。对于那些对运算放大器输出变化不太敏感的应用中,70分贝的共模抑制比已经足够。一些高端的电子设备可能会使用120分贝(如LM4562M[4])甚至更高的运算放大器
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