运算放大器关键参数

运算放大器术语总结
1) 输入失调电压（ VOS） ：即输入 Offset Voltage，该参数表示使输出电压为零时需要 在输入端作用的电压差。即定义为集成运放输出端电压为零时，两个输入端之间 所加的补偿电压。输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性，对称性越 好，输入失调电压越小。输入失调电压是运放的一个十分重要的指标，特别是精 密运放或是用于直流放大时。输入失调电压与制造工艺有一定关系，其中双极型 工艺的输入失调电压在±1~10mV 之间；采用场效应管做输入级的，输入失调电 压会更大一些；对于精密运放，输入失调电压一般在 1mV 以下。输入失调电压 越小，直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极 为重要的指标。 ：该参数指温度变化引起的输入失调电压的变化，通 2) 输入失调电压温漂（TC VOS） 常以 µV/℃为单位表示。 ：即 Input Offset Current，输入失调电流定义为当运放的输出 3) 输入失调电流（IOS） 直流电压为零时，其两输入端偏置电流的差值。输入失调电流同样反映了运放内 部的电路对称性，对称性越好，输入失调电流越小。输入失调电流是运放的一个 十分重要的指标，特别是精密运放或是用于直流放大时。输入失调电流大约是输 入偏置电流的百分之一到十分之一。输入失调电流对于小信号精密放大或是直流 放大有重要影响，特别是运放外部采用较大的电阻（例如 10k 或更大时） ，输入失 调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响。输入失调电流越小， 直流放大时中间零点偏移越小，越容易处理。所以对于精密运放是一个极为重要 的指标。 ：该参数代表输入失调电流在温度变化时产生的变化 4) 输入失调电流温漂（TCIOS） 量。TC IOS 通常以 pA/℃为单位表示。 ：即 Input bias current，该参数指运算放大器工作在线性区时流 5) 输入偏置电流（I B） 入输入端的平均电流，也定义为当运放的输出直流电压为零时，其两输入端的偏 置电流平均值。 ： 该参数代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。 6) 输入偏置电流温漂 （TC IB） TCIB 通常以 pA/℃为单位表示。 ：该参数表示运算放大器工作在线性区时，输入共模 7) 共模输入阻抗/电阻（R INCM）
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电压范围与该范围内偏置电流的变化量之比，即 R INCM = ∆VCM ∆I B 。即运放工作 在输入共模信号时 （运放两输入端输入同一个信号） ， 共模输入电压的变化量与对 应的输入电流变化量之比。在低频情况下，它表现为共模电阻。 ：该参数表示运放工作在线性区时，两输入端的电压变 8) 差模输入阻抗/电阻（ R IN ） 化量与对应的输入端电流变化量的比值。在一个输入端测量时，另一输入端接固 定的共模电压。差模输入阻抗输入电阻和输入电容，在低频时仅指输入电阻。
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输入输出相位差为 0 最稳定，由于环路相移，输出相位向 180°移动，同样相位 裕度=180°－环路相移。经研究发现，相位裕度至少要 45，最好是 60 。 21) 增益裕度：为保证运放稳定性，除相位裕度外，还应保证：当相位移动达到 180 度时，相位交点的增益要小于 0dB，一般要有 10dB 裕量，即当相位移动达到 180 度时，增益要小于 -10dB 22) 过载恢复时间（Overload Recovery Time） ：当运算放大器过载时，有时仅几毫伏也 可能导致过载，其中有些放大级可能发生饱和。这种情况下，器件需要相对较长 的时间从饱和中恢复。引起过载的原因主要与放大器的耦合电容充放电有关。抗 过载性能可用“过载恢复时间”来表示，其定义为：在给定过载程度的条件下如 超过正常信号值得 200 倍到 1000 倍， 放大器输出波形回到基线并保持在基线附近 最大额定输出电压±1%的一个带内，小信号增益已回到正常时所需要的时间。时 间越短，性能越好。 23) 开环电压增益（Open-Loop Gain） 、大信号电压增益（Large Signal Voltage Gain） ： 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（开 环差模电压增益） ，记作 AVO，有的手册上写成 Large Signal Voltage Gain。AVO 的 理想值为无限大，一般约为数千倍至数万倍，其表示法有使用 dB 及 V/mV 等。 24) 闭环电压增益（ Closed-Loop Gain） ：就是在有反馈的情况下，运算放大器的放大 倍数。 25) 单位增益带宽、开环增益带宽：单位增益带宽指开环差模电压增益下降到 1 时运 算放大器的最大工作频率。下降到直流增益的 -3db（1/根号 2 倍）时所对应的频 带宽度，称为运放的 3db 开环增益带宽。 26) 增益带宽积（GBP，Gain Bandwidth Product)：增益带宽积 AOL*ƒ是一个常量，定义 在开环增益随频率变化的特性曲线中以-20dB/十倍频程滚降的区域。单位增益带 宽和带宽增益积这两个概念有些相似，但不同。这里需要说明的是对电压反馈型 运放来说，增益带宽积是一个常量，这时单位增益带宽和带宽增益积应该一样。 而对于电流型运放来说却不是这样的，因为对于电流型运放而言，带宽和增益不 是一个线性的关系。 27) 共模抑制比（CMRR，Common-Mode Rejection Ratio） ：共模抑制比定义为当运放 工作于线性区时，运放开环差模增益与开环共模增益的比值。是指差分放大器对
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同时加到两个输入端上的共模信号的抑制能力。更确切的说，CMRR 是产生特定 输出所需输入的共模电压与产生同样输出所需输入的差分电压的比值。 ： 该参数用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相同 28) 直流共模抑制 （CMRDC ） 直流信号的抑制能力。 CMRDC 可以用共模电压范围(CMVR)与该范围内对应的输 入失调电压变化的峰峰值进行计算，即 CMRDC = 20 * log(∆VCM ∆VOS ) 。 29) 交流共模抑制（CMRAC） ：CMRAC 用于衡量运算放大器对作用在两个输入端的相 同交流信号的抑制能力，是差模开环增益除以共模开环增益的函数。CMRAC 通常
R IN ( DIFF ) = ∆VOS ∆I IN 。
：CIN 表示运算放大器工作在线性区时任何一个输入端的等效电容 9) 输入电容（C IN ） （另一输入端接地） 。 ：该参数指运算放大器正常工作（可获得预期结果）时，所 10) 输入电压范围（ VIN） 允许的输入电压的范围， VIN 通常定义在指定的电源电压下。 11) 差模输入电压范围：最大差模输入电压定义为，运放两输入端允许加的最大输入 电压差。当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时，可能造 成运放输入级损坏。 12) 共模输入电压范围（Common Mode Input Voltage Range） ：最大共模输入电压定义 为，当运放工作于线性区时，在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电 压。 一般定义为当共模抑制比下降 6dB 是所对应的共模输入电压作为最大共模输 入电压。最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围，在有干 扰的情况下，需要在电路设计中注意这个问题。 13) 电压噪声（ Voltage Noise） ：等效输入噪声电压（ Equivalent Input Noise Voltage）等 效输入噪声电压定义为，屏蔽良好、无信号输入的的运放，在其输出端产生的任 何交流无规则的干扰电压。这个噪声电压折算到运放输入端时，就称为运放输入 噪声电压（有时也用噪声电流表示） 。对于宽带噪声，普通运放的输入噪声电压有 效值约 10~20uV。 ：对于运算放大器，输入电压噪声 14) 输入电压噪声密度（ en, Voltage Noise Density） 可以看作是连接到任意一个输入端的串联噪声电压源，en 通常以 nV 号赫兹纳伏）为单位表示，定义在指定频率。 15) 输入电流噪声密度（in, Current Noise Density） ：对于运算放大器，输入电流噪声可
AOL ( DIFF ) 定义在特定频率和整个直流共模电压范围， CMR AC = 20 * log A OL (CM )
，其中
AOL ( DIFF ) = ∆VOL ∆VOS ， AOL (CM ) = ∆VOUT ∆VCM 。
30) 电源抑制比（ PSRR ，Power Supply Rejection Ratio） ：该参数用来衡量在电源电压 变化时运算放大器保持其输出不变的能力， PSRR 通常用电源电压变化时所导致 的输入失调电压的变化量表示， PSRRdB = 20 * log(∆VOS ∆VSUPPLY ) 。 31) 电源电流（ICC、IDD） ：该参数是在指定电源电压下器件消耗的静态电流，这些 参数通常定义在空载情况下。 32) 功耗（ Pd） ：表示器件在给定电源电压下所消耗的静态功率，Pd 通常定义在无负 载情况下。
H Z （每根
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以看作是两个噪声电流源，连接到每个输入端和公共端，通常以 pA 号赫兹 p 安培）为单位表示，定义在指定频率。
H Z （每根
16) 输出阻抗（ZO ） ：该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端的内部等效小信 号阻抗。即在运放的输出端加信号电压，这个电压变化量与对应的电流变化量的 比值。在低频时仅指运放的输出电阻。这个参数在开环的状态下测试。 ：该参数是指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大 17) 输出电压摆幅（VO） 电压摆幅的峰峰值， VO 一般定义在特定的负载电阻和电源电压下。 18) 压摆率（SR， Slew Rate） ：该参数是指输出电压的变化量与发生这个变化所需时 间之比的最大值。SR 通常以 V/µs 为单位表示，有时也分别表示成正向变化和负 向变化。 SR 一般定义在特定的负载电阻下，运放接成闭环条件下，将一个大信 号（含阶跃信号）输入到运放的输入端，从运放的输出端测得运放的输出上升速 率。由于在转换期间，运放的输入级处于开关状态，所以运放的反馈回路不起作 用，也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的 指标，对于一般运放转换速率 SR<=10V/µs，高速运放的转换速率 SR>10V/µs。 目前的高速运放转换速率 SR 可达 6000V/µs。 19) 建立时间（Settling Time） ：表示大信号工作时运放性能的一个重要参数，是指运 放接成跟随器（或增益为 -1 的反向放大器） ，输入阶跃大信号 Vi，输出电压从开 始响应道稳定值为止的时间。稳定值的误差范围一般为 Vi 的 0.1%。建立时间即 表示了运放的转换速率，又表示了其阻尼特性（与相位裕度 Phase Margin 有关 ）。 20) 相位裕度（Phase Margin） ：为保证运放工作的稳定性，当增益下降到 0dB 时，相 位的移动应小于 180 度。相位裕度可以看作是系统进入不稳定状态之前可以增加 的相位变化，相位裕度越大，系统越稳定，但同时时间响应速度减慢了，因此必 须要有一个比较合适的相位裕度。首先定义使增益幅值等于 1 的频率点为“增益 交点” （gain crossover point） ，设为频率点 w1；定义使得增益相位即环路相移等 于 180°的频率点为“相位交点” （ phase crossover point） ，设为频率点 w2。相位 裕度的定义为：运算放大器在增益交点频率时增益的相位，与相位交点的相位即 180°的差值，表达式为 PM= 180°－∠ Av(w1)。∠Av(w1) 为增益 1 时的环路相 移。例如输出端和输入端反相，输入输出相位差为 180 最稳定，由于环路相移， 输出相位向 0 移动， 所以相位裕度=180°－环路相移， 如果输出端和输入端同相，