lobster

关于运放的一些参数-AD8541

lobster 在 2014-6-12 建立的討論區
最後回覆由ADIForum於2014-6-16提供

目前项目上用的运放、DAC、ADC基本都是ADI公司的产品,例如AD8541、AD8009、DAC7568、AD5312、AD7352、ADR4525等一系列产品,这里重点对应的一些参数进行说明,并简要叙说选型时的注意要点。中间有很多引荐了一些书籍、论坛的资料,不足之处还请各位指正批评。

PS:本帖讨论中如果有一些错误和模棱两可的地方,还请大侠们指正。小弟虚心接受,一起讨论。

1、运放供电。

single-supply Operation:2.7V to 5.5V,根据自己所需要的电路供电电压和输出电压,先判断运放的供电电压是否满足。

2、轨到轨?

rail to rail input and output:运放是否是轨到轨输出,这个决定能否满量程的跟随您所需要的信号,否则您需要对运放电路进行处理。例如LM2902D就不是轨到轨。

3、带宽

Wide Bandwidth:1MHZ,这个也需要注意,如果您驱动高速模拟信号输出,那么这个就得注意频率是否在带宽内,不然会造成信号失真(幅值)。

4、驱动电流

Output Current:Iout、Isc:15mA,±20mA。这个决定您的驱动能力,即驱动负载能力,如果负载过大将会导致运放失调,输出电压不再准确。

以上是常见的一些最直观的参数。

以下还有一些更详细的,反应运放性能指标的参数:

1、输入失调电压 VIO(input offset voltage):

     输入电压为零时,将暑促胡电压除以电压增益,再加上负号,即为折算到输入端的失调电压。VIO是表征运放内部电路对称性或者反映了输入级差分对管的失配成都,一般Vos约为1~10mV,高质量的运放Vos在1mV以下。

2、输入失调电压温漂

     在规定工作温度范围内,输入失调电压随温度的变化量与温度变化量的比值。该项是衡量运放温度影响性能的重要指标。一般在在10~30uV/℃,高质量的可以做到<0.5uV/℃。

3、输入失调电流IIO(input offset current)

     在输入时,差分输入级的差分对管的基级电流之差,IIO=|IB1-IB2|。表征差分级输入电流不对称程度。通常,Ios为0.5~5nA,高质量可做到低于1nA。

4、输入失调电流温漂:

     在规定工作温度范围内,输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。它是指II0 在规定工作范围内的温度系数,也是衡量运放受温度影响的重要指标,通常约为(1~50)nA/C,高质量的约为几个pA/C。

5、输入偏置电流IB(input bias current):

     运放两个输入端偏置电流的平均值,确切地说是运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

6、最大差模输入电压 (maximum differential mode input voltage):

     运放两输入端能承受的最大差模输入电压,超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。平面工艺制成的NPN 管,其值在5V 左右,横向 PNP 管的Vidmax 可达+——30V以上。

7、最大共模输入电压 (maximum common mode input voltage):

     在保证运放正常工作条件下,共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时,输入差分对管出现饱和,放大器失去共模抑制能力。

以上是运放的一些静态参数需要关注的地方。下面谈谈运放的动态参数指标

1、开环差模电压放大倍数 (open loop voltage gain) :

     运放在无外加反馈条件下,输出电压与输入电压的变化量之比。开环增益。

2、差模输入电阻 (input resistance) :

     输入差模信号时,运放的输入电阻。为运放开环条件下,从两个差动输入端看进去的动态电阻。

3、共模输入电阻 Ric (common mode input resistence):

     它定义为运放两个输入端并联时对地的电阻。对于晶体管作输入级的集成运放来说,Ric 通常比Rid 高两个数量级左右。采用场效应管,输入级运算放大器Ric 和Rid 数值相当。

4、共模抑制比 (common mode rejection ratio) :

     与差分放大电路中的定义相同,是差模电压增益与共模电压增益之比,常用分贝数来表示。KCMR=20lg(Avd / Avc ) (dB)它是衡量输入级差放对称程度及表征集成运放抑制共模干扰信号能力的参数。其值越大越好。通常KCMR 约为(70~100)分贝,高质量的可达160 分贝。

5、-3dB 带宽 (—3dB band width) :

     运算放大器的差模电压放大倍数下降 3dB 所定义的带宽。 其值愈大愈好。

6、单位增益带宽 (BWG)(unit gain band width):

      增益下降到 1 时所对应的频率,定义为单位增益带宽。与晶体管的特征频率相类似。

7、转换速率 (压摆率)(slew rate):

     又称为上升速率,反映运放对于快速变化的输入信号的响应能力。SR值越大表示表示运放对高速变化的输入信号的响应能力越好。信号幅值愈大,频率愈高,要求集成运放的SR 愈大。

8、等效输入噪声电压Vn(equivalent input noise voltage):

     输入端短路时,输出端的噪声电压折算到输入端的数值。这一数值往往与一定的频带相对应。

除了以上常见参数外,运放还有一个重要参数,不容忽视。

☆:电源抑制比:PSRR(power supply rejection ratio)

     PSRR是反映电源的供电电压的纹波对输出电压的影响的重要参数。PSRR值越高越好。

     计算公式为PSRR = 20log[(Ripple(in) / Ripple(out))]例如:AD8541的的PSRR典型值75.假设供电电源纹波为20mV,那么反映到输出电压的纹波为3.6uV(自行计算)。

以上是运放的常见基本参数,下面对运放的一些其他参数和性能做解释。

→建立时间:

     建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1 倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0 增加到某一给定值的所需要的时间。由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会出现一定抖动,这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型。

→输出阻抗:

     输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,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。这个参数在开环测试。

→单位增益带宽GB:

     单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1 倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db(或是相当于运放输入信号的0.707)所对应的信号频率。单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。

好了就说这么多,下面的留给大家来补充~

結果