如何選擇合適的運放

作為電子工程師，我們不可避免地要使用到運放，而運放千千萬，我們該如何選擇呢？要選擇合適的運放，我們必須先對運放一些性能屬性有所了解。

1、直流增益（AVD）

直流增益是運放最重要一個屬性之一，其定義為輸出電壓的變化與輸入電壓變化之比值，通常用V/mV表示這個比值，例如，增益為30000，可表示為30V/mV，有些地方也會把增益用dB表示，定義為：

直流增益（AVD）越大，運放性能越好。

2、增益帶寬（BW）

所有帶寬指標(biāo)均為-3dB帶寬。同一塊運放可以有幾個不同的帶寬指標(biāo)，并非唯一：

1）單位增益帶寬：在放大倍數(shù)等于1時的帶寬。

圖1

2）帶寬增益積：在某個指定增益下，該增益與該狀態(tài)下帶寬的乘積。如果是“欠補償”運放，大于該運放的“單位增益帶寬”指標(biāo)；如果是完全相位補償運放，該指標(biāo)等于該運放的“單位增益帶寬”指標(biāo)。

3）功率帶寬：輸出幅度達到指定值時的帶寬，遠小于該運放的“單位增益帶寬”指標(biāo)。

這些帶寬在運放手冊上大多都有明確標(biāo)注（包括測量條件），通常單位增益帶寬指標(biāo)用的最多。

增益帶寬（BW）越大，運放性能越好。

3、壓擺率（SR）

將一個階躍電壓信號加到運放的輸入端，并且這個階躍電壓信號足以使輸出飽和，輸出按圖2所示的斜率的形式變化。該斜率取決于運放的電路，我們把這個斜率稱為上升速率，也叫壓擺率。最常使用到的LM2904的壓擺率為0.6V/1us，高速運放OPA2354的壓擺率為150V/us。

壓擺率（SR）也大，運放性能越好。

4、輸入失調(diào)電壓

在圖3中標(biāo)出了所有響應(yīng)的輸入和輸出電流，設(shè)V1 = V2 = OV。按理Vout也應(yīng)為零，但實際上由于微小的制造偏差，將使輸出電壓Vout有一個正或負(fù)的值。如果緩慢的改變V1，直到使Vout為零，這時V1和V2之差就是輸入失調(diào)電壓。LM2904的輸入電壓失調(diào)為3mV。

圖3 失調(diào)電壓和失調(diào)電流的定義

輸入失調(diào)電壓越小，運放性能越好。

5、失調(diào)電壓溫度系數(shù)

實際上，輸入失調(diào)電壓不是一個主要的特性，因為它可以用調(diào)零電位器消除。而且通常最為關(guān)心的是輸入失調(diào)電壓隨溫度的改變而變化多少，其值單位一般為uV/℃。

失調(diào)電壓溫度系數(shù)越小，運放性能越好。

6、輸入失調(diào)電流

圖3中，即使V1 = V2 = 0，I1和I2也不會相等，所以把I1和I2之間的差值定義為失調(diào)電流。TI的LM2904的失調(diào)電流為2nA。值得注意的是，失調(diào)電流與溫度有關(guān)。

輸入失調(diào)電流越小，運放性能越好。

7、輸入偏置電流

如圖4所示，長尾對中的晶體管需要供給基極電流，所以圖3中當(dāng)V1 = V2 = 0時，而I1和I2將不為零。我們把V1和V2都為零時的I1和i2為基極偏置電流。TI的LM2904的輸入偏置電流為20nA。

輸入偏置電流，運放性能越好。

圖4

8、共模抑制比（CMRR）

對于一個理想的直流放大器只能放大正相輸入端和反相輸入端之間的電壓，也就是差模電壓，而對具有共模電壓毫無反應(yīng)。反應(yīng)在圖3中，當(dāng)V1 = 5V，V2 = 5.001V，或V1 = 0，V2 = 1mV時，它們的輸出電壓應(yīng)是相同的。而實際上由于生成中的偏差，將引起運放在一定程度上對5V的共模電壓有所響應(yīng)。

首先，我們必須定義共模增益，將輸入正反相短接，加入輸入電壓，則共模增益定義為：

第1條特性中，已經(jīng)定義過直流增益AVD。因此，共模抑制比為：

通常CMRR很大，在絕大多數(shù)資料中，都采用分貝表示。ST的LM2904的CMRR為85dB。

共模抑制比（CMRR）越大，運放性能越好。

當(dāng)然，性能越好的運放，價格也越高，根據(jù)不同使用場合選用不同的運放，確保最佳的性價比也是作為一個工程師的必備技能。