小信号放大器选型指南

小信号放大器选型总结

李杨2011/12/30

一、小信号放大器选型的几项重要指标

⑴、电源电压：根据实际需求选择具有合适的工作电压的放大器。

⑵、放大器精度：放大器的精度主要与输入偏置电压（

V）相关，并分别随温度

os

漂移，电源抑制比（PSRR）以及共模抑制比（CMRR）变化。精密型一般是指具有低输入偏执电压及低输入偏置电压温度漂移的运算放大器。放大小信号需要采用高精密度的运算放大器。

⑶、增益带宽积（GWB）：电压反馈型运算放大器的增益带宽积决定了其在某项

应用中的有效带宽。将增益带宽积除以应用中的实际闭环增益，便可大致估算出实际可用带宽。增益带宽积是恒定的常数。选择大带宽/转换速率（slew rate）的运算放大器，能够实现更低的失真，更卓越的线性度、更佳的增益准确度。

4、电压噪声：放大器产生的噪声将会限制系统的最大动态范围、准确度和分辨率。

地电压噪声能够改善精确度。

5、输出偏置电流：当与源阻抗或反馈阻抗相互作用将产生偏置误差。具有高源阻

抗或高反馈阻抗的应用，通常需要有较低的输入偏置电流。场效应（FET）输入及COMS运算放大器一般都能够提供很低的输入偏置电流。

6、转换速率：放大器的最大变化速率。当驱动大信号至高频时，转换速率是一个

很重要的参数。一个运算放大器的最大可用带宽取决于其转换速率。

二、运算放大器选择需要注意的问题

1、输入信号的幅度大小

为确保因输入信号而产生的错误最小化，微小输入信号需要高精度（例如低偏执电压）的放大器，以确保放大信号输出的电压范围涵盖了所需的放大输出的信号范围

2、放大器周围环境的变化

运算放大器对于温度的变化极为敏感，因此，考虑偏置电压随温度偏移很重要

3、共模电压

一般需要确保运算放大器工作在其共模电压范围内，并保证足够的共模抑制比（CMRR）。共模电压会导致额外的偏置电压。

4、电源电压是否会改变

电源电压的改变会影响到偏置电压，这对使用电池供电的放大器尤为重要。三、集成运放的主要技术指标

集成运放的输入级通常由差分放大电路组成，因此一般具有两个输入端以及一个输出端，还有其他以连接电源电压等的引出端。两个输入端中，一个与输出端为反相关系，另一个为同相关系，分别称为反相输入端和同相输入端。

运算放大器的符号如下图所示。其中反相输入端和同相输入端分别用符号“－”和“＋”标明。

为了描述集成运放的性能，提出了许多项技术指标，现将常用的几项分别介绍如下：

一、开环差模电压增益Aod

Aod是指运放在无外加反馈情况下的直流差模增益，一般用对数表示，单位为分贝。Aod是决定运放精度的重要因素，理想情况下希望Aod为无穷大。实际集成运放一般Aod为100dB左右，高质量的集成运Aod可达140dB以上。

二、输入失调电压U10

它的定义是，为了使输出电压为零，在输入端所需要加的补偿电压。其数值表征了输入级差分对管UBE（或场效应管UGS）失配的程度，在一定程度上了反映温漂的大小。一般运放的U10值为1～10mV，高质量的在1mV以下。

三、输入失调电压温漂ΑU10

它表示失调电压在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放漂的重要指标。一般运放为每度10～20μV，高质量的低于每度0.5μV。这个指标往往比失调电压更为重要，因为可以通过调整电阻的阻值人为地使失调电压等于零，便却无法将失调电压的温漂调至零，甚至不一定能使其降低。

四、输入失调电流I10

输入失调电流的定义是当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流之差，即用以描述差分对管输入电流的不对称情况，一般运放为几十至一百纳安，高质量的低于1nA。

五、输入失调电流温漂αI10

它代表输入失调电流的湿度系数。一般为每度几纳安，高质量的只有每度几十皮安。

六、输入偏置电流IIB

IIB定义是当输出电压等于零时，两个输入端偏置电流的平均值，这是衡量分对管输入电流绝对值大小的指标，它的值主要决定于集成运放输入级的静态集电极电流及输入级放大管的β值。一般集成运放的输入偏置电流愈大，其输入偏置电流约为几十纳安至1μA，场效应管输入级的集成运放，输入偏置电流在1nA以下。

七、差模输入电阻rid

它的定义是差模输入电压UId与相应的输入电流IId的变化量之比，用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。一般集成运放的差模输入电阻为几兆欧，以场效应管作为输入级的集成运放，Rid可达106MΩ。

八、共模抑制比KCMR

共模抑制比的定义是开环差模电压增益与开环共模电压增益之比，一般也用对数表示，这个指标用以衡量集成运放抑制温漂的能力。多数集成运放的共模抑制比在80dB以上，高质量的可达160dB。

九、最大共模输入电压UIcm

表示集成运放输入端所能跟随的最大共模电压。如果超过此值，集成运放的共模抑制性能将显著恶化。

十、最大共模输入电压UIdm

这是集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最大电压。若超过这个限度，输入级差分对管中的一个管子的发射结可能被反向击穿。

十一、－3dB带宽?H

表示Aod下降3dB时的频率。一般集成运放的?H值较低，只有几赫至几千赫。

十二、单位增益带宽BWG

指Aod降至0dB时的频率，即此时开环差模电压放大倍数等于1。BWG衡量集成运放的一项重要品质因素――增益带宽积的大小。

十三、转换速率SR

转换速率是指在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时，输出电压的最大变化率。单位为V／μS。这个指标描述集成运放对大幅度信号的适应能力。在实际工作中，输入信号的变化率一般不要大于集成运放的SR值。