运放关键性能参数
一、單位增益帶寬GB
??????? 單位增益帶寬定義為：運放的閉環增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得閉環電壓增益下降3db（或是相當于運放輸入信號的0.707）所對應的信號頻率。單位增益帶寬是一個很重要的指標，對于正弦小信號放大時，單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積，換句話說，就是當知道要處理的信號頻率和信號需要的增益后，可以計算出單位增益帶寬，用以選擇合適的運放。這用于小信號處理中運放選型。
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二、運放的帶寬是表示運放能夠處理交流信號的能力
????????對于小信號，一般用單位增益帶寬表示。單位增益帶寬，也叫做增益帶寬積，能夠大致表示運放的處理信號頻率的能力。例如某個運放的增益帶寬=1MHz，若實際閉環增益=100，則理論處理小信號的最大頻率1MHz/100=10KHz。
????????對于大信號的帶寬，即功率帶寬，需要根據轉換速度來計算。
????????對于直流信號，一般不需要考慮帶寬問題，主要考慮精度問題和干擾問題。
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??????? 1、運放的帶寬簡單來說就是用來衡量一個放大器能處理的信號的頻率范圍，帶寬越高，能處理的信號頻率越高，高頻特性就越好，否則信號就容易失真，不過這是針對小信號來說的，在大信號時一般用壓擺率（或者叫轉換速率）來衡量。
??????? 2、比如說一個放大器的放大倍數為n倍，但并不是說對所有輸入信號的放大能力都是n倍，當信號頻率增大時，放大能力就會下降，當輸出信號下降到原來輸出的0.707倍時，也就是根號2分之一，或者叫減小了3dB，這時候信號的頻率就叫做運放的帶寬 。
???????? 3、當輸出信號幅度很小在0.1Vp-p以下時，主要考慮增益帶寬積的影響。
????????????? 就是Gain Bandwidth=放大倍數*信號頻率。
????????????? 當輸出信號幅度很大時，主要考慮轉換速率Sr的影響，單位是V/uS。
????????????? 在這種情況下要算功率帶寬，FPBW=Sr/2πVp-p。
????????????? 也就是在設計電路時要同時滿足增益帶寬和功率帶寬。
三、運放關于帶寬和增益的主要指標以及定義
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????????1、開環帶寬：開環帶寬定義為，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得開環電壓增益從運放的直流增益下降3db（或是相當于運放的直流增益的0.707）所對應的信號頻率。這用于很小信號處理。
????????2、單位增益帶寬GB：單位增益帶寬定義為，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得閉環電壓增益下降3db（或是相當于運放輸入信號的0.707）所對應的信號頻率。單位增益帶寬是一個很重要的指標，對于正弦小信號放大時，單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積，換句話說，就是當知道要處理的信號頻率和信號需要的增以后，可以計算出單位增益帶寬，用以選擇合適的運放。這用于小信號處理中運放選型。
????????3、轉換速率（也稱為壓擺率）SR：運放轉換速率定義為，運放接成閉環條件下，將一個大信號（含階躍信號）輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得運放的輸出上升速率。由于在轉換期間，運放的輸入級處于開關狀態，所以運放的反饋回路不起作用，也就是轉換速率與閉環增益無關。轉換速率對于大信號處理是一個很重要的指標，對于一般運放轉換速率SR<=10V/μs，高速運放的轉換速率SR>10V/μs。目前的高速運放最高轉換速率SR達到6000V/μs。這用于大信號處理中運放選型。
????????4、全功率帶寬BW：全功率帶寬定義為，在額定的負載時，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦大信號輸入到運放的輸入端，使運放輸出幅度達到最大（允許一定失真）的信號頻率。這個頻率受到運放轉換速率的限制。近似地，全功率帶寬=轉換速率/2πVop（Vop是運放的峰值輸出幅度）。全功率帶寬是一個很重要的指標，用于大信號處理中運放選型。
????????5、建立時間：建立時間定義為，在額定的負載時，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個階躍大信號輸入到運放的輸入端，使運放輸出由0增加到某一給定值的所需要的時間。由于是階躍大信號輸入，輸出信號達到給定值后會出現一定抖動，這個抖動時間稱為穩定時間。穩定時間+上升時間=建立時間。對于不同的輸出精度，穩定時間有較大差別，精度越高，穩定時間越長。建立時間是一個很重要的指標，用于大信號處理中運放選型。
????????6、等效輸入噪聲電壓：等效輸入噪聲電壓定義為，屏蔽良好、無信號輸入的的運放，在其輸出端產生的任何交流無規則的干擾電壓。這個噪聲電壓折算到運放輸入端時，就稱為運放輸入噪聲電壓（有時也用噪聲電流表示）。對于寬帶噪聲，普通運放的輸入噪聲電壓有效值約10~20μV。
????????7、差模輸入阻抗（也稱為輸入阻抗）：差模輸入阻抗定義為，運放工作在線性區時，兩輸入端的電壓變化量與對應的輸入端電流變化量的比值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容，在低頻時僅指輸入電阻。一般產品也僅僅給出輸入電阻。采用雙極型晶體管做輸入級的運放的輸入電阻不大于10兆歐；場效應管做輸入級的運放的輸入電阻一般大于109歐。
????????8、共模輸入阻抗：共模輸入阻抗定義為，運放工作在輸入信號時（即運放兩輸入端輸入同一個信號），共模輸入電壓的變化量與對應的輸入電流變化量之比。在低頻情況下，它表現為共模電阻。通常，運放的共模輸入阻抗比差模輸入阻抗高很多，典型值在108歐以上。
????????9、輸出阻抗：輸出阻抗定義為，運放工作在線性區時，在運放的輸出端加信號電壓，這個電壓變化量與對應的電流變化量的比值。在低頻時僅指運放的輸出電阻。這個參數在開環測試。
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四、運算放大器的性能指標
????????1.輸入失調電壓VIO(input offset voltage)?：輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，再加上負號，即為折算到輸入端的失調電壓。亦即使輸出電壓為零時在輸入端所加的補償電壓。VIO是表征運放內部電路對稱性或者反映了輸入級差分對管的失配程度，一般Vos約為（1～10）mV，高質量運放Vos在1mV以下。
?????????2.輸入失調電壓溫漂? ：在規定工作溫度范圍內，輸入失調電壓隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。 該參數是指Vos在規定工作范圍內的溫度系數，是衡量運放溫度影響的重要指標。一般情況下約為（10～30）uV/攝氏度，高質量的可做<0.5uV/C(攝氏度)。
?????????3.輸入失調電流IIO(input offset current)：在零輸入時，差分輸入級的差分對管基極電流之差，II0＝|IB1－IB2|。用于表征差分級輸入電流不對稱的程度。通常，Ios為（0.5～5）nA，高質量的可低于1nA。
? ? ? ? ?4.輸入失調電流溫漂? ：在規定工作溫度范圍內，輸入失調電流隨溫度的變化量與溫度變化量之比值。 它是指II0在規定工作范圍內的溫度系數，也是衡量運放受溫度影響的重要指標，通常約為（1～50）nA/C，高質量的約為幾個pA/C。
? ? ? ???5.輸入偏置電流IB(input bias current)：運放兩個輸入端偏置電流的平均值，確切地說是運算放大器工作在線性區時流入輸入端的平均電流。用于衡量差分放大對管輸入電流的大小。???
? ? ? ? ?6.最大差模輸入電壓? (maximum differential mode input voltage)：運放兩輸入端能承受的最大差模輸入電壓，超過此電壓時,差分管將出現反向擊穿現象。平面工藝制成的NPN管，其值在5V左右，橫向PNP管的Vidmax可達＋——30V以上。
? ? ? ???7.最大共模輸入電壓? (maximum common mode input voltage)：在保證運放正常工作條件下，共模輸入電壓的允許范圍。共模電壓超過此值時，輸入差分對管出現飽和，放大器失去共模抑制能力。
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五、運算放大器的動態技術指標
???????1.開環差模電壓放大倍數? (open loop voltage gain)?：運放在無外加反饋條件下，輸出電壓與輸入電壓的變化量之比。
???????2.差模輸入電阻? (input resistance)?：輸入差模信號時，運放的輸入電阻。 為運放開環條件下，從兩個差動輸入端看進去的動態電阻。
? ? ? ?3.共模輸入電阻 Ric (common mode input resistence)：它定義為運放兩個輸入端并聯時對地的電阻。對于晶體管作輸入級的集成運放來說，Ric通常比Rid高兩個數量級左右。采用場效應管，輸入級運算放大器Ric和Rid數值相當。
? ? ???4.共模抑制比? (common mode rejection ratio)?：與差分放大電路中的定義相同，是差模電壓增益? 與共模電壓增益? 之比，常用分貝數來表示。KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)。它是衡量輸入級差放對稱程度及表征集成運放抑制共模干擾信號能力的參數。其值越大越好。通常KCMR約為（70～100）分貝，高質量的可達160分貝。
???????5.－3dB帶寬? (—3dB band width)?：運算放大器的差模電壓放大倍數? 下降3dB所定義的帶寬? 。 其值愈大愈好。
? ? ???6.單位增益帶寬? (BW?G)(unit gain band width)：? 下降到1時所對應的頻率，定義為單位增益帶寬? 。與晶體管的特征頻率? 相類似。
? ? ? ?7.轉換速率? (壓擺率)(slew rate)：又稱為上升速率，反映運放對于快速變化的輸入信號的響應能力。轉換速率? 的表達式為。SR越大，表示運放對高速變化的輸入信號的響應能力越好。信號幅值愈大，頻率愈高，要求集成運放的SR愈大。
? ? ? ?8.等效輸入噪聲電壓Vn(equivalent input noise voltage)：輸入端短路時，輸出端的噪聲電壓折算到輸入端的數值。這一數值往往與一定的頻帶相對應。
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六、運放的主要參數介紹
????????本節以《中國集成電路大全》集成運算放大器為主要參考資料，同時參考了其它相關資料.集成運放的參數較多，其中主要參數分為直流指標和交流指標。
????????其中主要直流指標有輸入失調電壓、輸入失調電壓的溫度漂移（簡稱輸入失調電壓溫漂）、輸入偏置電流、輸入失調電流、輸入偏置電流的溫度漂移（簡稱輸入失調電流溫漂）、差模開環直流電壓增益、共模抑制比、電源電壓抑制比、輸出峰-峰值電壓、最大共模輸入電壓、最大差模輸入電壓。
????????主要交流指標有開環帶寬、單位增益帶寬、轉換速率SR、全功率帶寬、建立時間、等效輸入噪聲電壓、差模輸入阻抗、共模輸入阻抗、輸出阻抗。
1.直流指標
????????輸入失調電壓VIO：輸入失調電壓定義為集成運放輸出端電壓為零時，兩個輸入端之間所加的補償電壓。輸入失調電壓實際上反映了運放內部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調電壓越小。輸入失調電壓是運放的一個十分重要的指標，特別是精密運放或是用于直流放大時。輸入失調電壓與制造工藝有一定關系，其中雙極型工藝（即上述的標準硅工藝）的輸入失調電壓在±1~10mV之間；采用場效應管做輸入級的，輸入失調電壓會更大一些。對于精密運放，輸入失調電壓一般在 1mV以下。輸入失調電壓越小，直流放大時中間零點偏移越小，越容易處理。所以對于精密運放是一個極為重要的指標。
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????????輸入失調電壓的溫度漂移（簡稱輸入失調電壓溫漂）αVIO：輸入失調電壓的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內，輸入失調電壓的變化與溫度變化的比值。這個參數實際是輸入失調電壓的補充，便于計算在給定的工作范圍內，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。一般運放的輸入失調電壓溫漂在±10~20μV/℃之間，精密運放的輸入失調電壓溫漂小于±1μV/℃。
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????????輸入偏置電流IIB：輸入偏置電流定義為當運放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端的偏置電流平均值。輸入偏置電流對進行高阻信號放大、積分電路等對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系，其中雙極型工藝（即上述的標準硅工藝）的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間；采用場效應管做輸入級的，輸入偏置電流一般低于1nA。
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????????輸入失調電流IIO：輸入失調電流定義為當運放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端偏置電流的差值。輸入失調電流同樣反映了運放內部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調電流越小。輸入失調電流是運放的一個十分重要的指標，特別是精密運放或是用于直流放大時。輸入失調電流大約是輸入偏置電流的百分之一到十分之一。輸入失調電流對于小信號精密放大或是直流放大有重要影響，特別是運放外部采用較大的電阻（例如10k?或更大時），輸入失調電流對精度的影響可能超過輸入失調電壓對精度的影響。輸入失調電流越小，直流放大時中間零點偏移越小，越容易處理。所以對于精密運放是一個極為重要的指標。
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????????輸入失調電流的溫度漂移（簡稱輸入失調電流溫漂）：輸入偏置電流的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內，輸入失調電流的變化與溫度變化的比值。這個參數實際是輸入失調電流的補充，便于計算在給定的工作范圍內，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。輸入失調電流溫漂一般只是在精密運放參數中給出，而且是在用以直流信號處理或是小信號處理時才需要關注。
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????????差模開環直流電壓增益：差模開環直流電壓增益定義為當運放工作于線性區時，運放輸出電壓與差模電壓輸入電壓的比值。由于差模開環直流電壓增益很大，大多數運放的差模開環直流電壓增益一般在數萬倍或更多，用數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。一般運放的差模開環直流電壓增益在 80~120dB之間。實際運放的差模開環電壓增益是頻率的函數，為了便于比較，一般采用差模開環直流電壓增益。
共模抑制比：共模抑制比定義為當運放工作于線性區時，運放差模增益與共模增益的比值。共模抑制比是一個極為重要的指標，它能夠抑制差模輸入==模干擾信號。由于共模抑制比很大，大多數運放的共模抑制比一般在數萬倍或更多，用數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。一般運放的共模抑制比在80~120dB之間。
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????????電源電壓抑制比：電源電壓抑制比定義為當運放工作于線性區時，運放輸入失調電壓隨電源電壓的變化比值。電源電壓抑制比反映了電源變化對運放輸出的影響。目前電源電壓抑制比只能做到80dB左右。所以用作直流信號處理或是小信號處理模擬放大時，運放的電源需要作認真細致的處理。當然，共模抑制比高的運放，能夠補償一部分電源電壓抑制比，另外在使用雙電源供電時，正負電源的電源電壓抑制比可能不相同。
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????????輸出峰-峰值電壓：輸出峰-峰值電壓定義為，當運放工作于線性區時，在指定的負載下，運放在當前大電源電壓供電時，運放能夠輸出的最大電壓幅度。除低壓運放外，一般運放的輸出輸出峰-峰值電壓大于±10V。一般運放的輸出峰-峰值電壓不能達到電源電壓，這是由于輸出級設計造成的，現代部分低壓運放的輸出級做了特殊處理，使得在10k?負載時，輸出峰-峰值電壓接近到電源電壓的50mV以內，所以稱為滿幅輸出運放，又稱為軌到軌（raid-to-raid）運放。需要注意的是，運放的輸出峰-峰值電壓與負載有關，負載不同，輸出峰-峰值電壓也不同；運放的正負輸出電壓擺幅不一定相同。對于實際應用，輸出峰- 峰值電壓越接近電源電壓越好，這樣可以簡化電源設計。但是現在的滿幅輸出運放只能工作在低壓，而且成本較高。
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????????最大共模輸入電壓：最大共模輸入電壓定義為，當運放工作于線性區時，在運放的共模抑制比特性顯著變壞時的共模輸入電壓。一般定義為當共模抑制比下降6dB 是所對應的共模輸入電壓作為最大共模輸入電壓。最大共模輸入電壓限制了輸入信號中的最大共模輸入電壓范圍，在有干擾的情況下，需要在電路設計中注意這個問題。
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????????最大差模輸入電壓：最大差模輸入電壓定義為，運放兩輸入端允許加的最大輸入電壓差。當運放兩輸入端允許加的輸入電壓差超過最大差模輸入電壓時，可能造成運放輸入級損壞。
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2. 主要交流指標
????????開環帶寬：開環帶寬定義為，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得開環電壓增益從運放的直流增益下降3db（或是相當于運放的直流增益的0.707）所對應的信號頻率。這用于很小信號處理。
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????????單位增益帶寬GB：單位增益帶寬定義為，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得閉環電壓增益下降 3db（或是相當于運放輸入信號的0.707）所對應的信號頻率。單位增益帶寬是一個很重要的指標，對于正弦小信號放大時，單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積，換句話說，就是當知道要處理的信號頻率和信號需要的增以后，可以計算出單位增益帶寬，用以選擇合適的運放。這用于小信號處理中運放選型。
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????????轉換速率（也稱為壓擺率）SR：運放轉換速率定義為，運放接成閉環條件下，將一個大信號（含階躍信號）輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得運放的輸出上升速率。由于在轉換期間，運放的輸入級處于開關狀態，所以運放的反饋回路不起作用，也就是轉換速率與閉環增益無關。轉換速率對于大信號處理是一個很重要的指標，對于一般運放轉換速率SR<=10V/μs，高速運放的轉換速率SR>10V/μs。目前的高速運放最高轉換速率SR達到 6000V/μs。這用于大信號處理中運放選型。
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????????全功率帶寬BW：全功率帶寬定義為，在額定的負載時，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦大信號輸入到運放的輸入端，使運放輸出幅度達到最大（允許一定失真）的信號頻率。這個頻率受到運放轉換速率的限制。近似地，全功率帶寬=轉換速率/2πVop（Vop是運放的峰值輸出幅度）。全功率帶寬是一個很重要的指標，用于大信號處理中運放選型。
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????????建立時間：建立時間定義為，在額定的負載時，運放的閉環增益為1倍條件下，將一個階躍大信號輸入到運放的輸入端，使運放輸出由0增加到某一給定值的所需要的時間。由于是階躍大信號輸入，輸出信號達到給定值后會出現一定抖動，這個抖動時間稱為穩定時間。穩定時間+上升時間=建立時間。對于不同的輸出精度，穩定時間有較大差別，精度越高，穩定時間越長。建立時間是一個很重要的指標，用于大信號處理中運放選型。
????????等效輸入噪聲電壓：等效輸入噪聲電壓定義為，屏蔽良好、無信號輸入的的運放，在其輸出端產生的任何交流無規則的干擾電壓。這個噪聲電壓折算到運放輸入端時，就稱為運放輸入噪聲電壓（有時也用噪聲電流表示）。對于寬帶噪聲，普通運放的輸入噪聲電壓有效值約10~20μV。
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????????差模輸入阻抗（也稱為輸入阻抗）：差模輸入阻抗定義為，運放工作在線性區時，兩輸入端的電壓變化量與對應的輸入端電流變化量的比值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容，在低頻時僅指輸入電阻。一般產品也僅僅給出輸入電阻。采用雙極型晶體管做輸入級的運放的輸入電阻不大于10兆歐；場效應管做輸入級的運放的輸入電阻一般大于109歐。
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????????共模輸入阻抗：共模輸入阻抗定義為，運放工作在輸入信號時（即運放兩輸入端輸入同一個信號），共模輸入電壓的變化量與對應的輸入電流變化量之比。在低頻情況下，它表現為共模電阻。通常，運放的共模輸入阻抗比差模輸入阻抗高很多，典型值在108歐以上。
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????????輸出阻抗：輸出阻抗定義為，運放工作在線性區時，在運放的輸出端加信號電壓，這個電壓變化量與對應的電流變化量的比值。在低頻時僅指運放的輸出電阻。這個參數在開環測試。
與50位技術專家面對面20年技術見證，附贈技術全景圖總結
