模電研討運(yùn)放參數(shù)研究

1、模電第三次研究性學(xué)習(xí)李國(guó)杰韓檸鎂寇奕迪輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓是指在去掉調(diào)零電位器時(shí)，為使靜態(tài)輸出電壓為零（或某一預(yù)定值）而在輸入端應(yīng)加的補(bǔ)償電壓。它的大小反應(yīng)了對(duì)稱程度和電平配合的情況。Uio愈小，表明對(duì)稱性和電平配合情況愈好。仿真得到失調(diào)電壓為175uV。輸入失調(diào)電流輸入失調(diào)點(diǎn)流是指維持靜態(tài)直流輸出電流為零（或某一預(yù)定值）而在運(yùn)放的兩輸入端之間應(yīng)加的補(bǔ)償差分電流。這是反映集成運(yùn)放輸入級(jí)差分對(duì)管輸入電流對(duì)稱性的參數(shù)：Iio=|Ib1-Ib2|.Iio值愈小，表明差分對(duì)管的對(duì)稱性愈好。仿真電路斷開S2，C2開始充電，充電電流為Ib+Ib+=10pF*7.03V/2ms=35.15nA閉合S2，

2、斷開S1，C1開始充電，充電電流為Ib-Ib-=10pF*7.52V/2ms=37.6nA 方向都為流出運(yùn)放因此，失調(diào)電流為1.85nA偏置電流輸入偏置電流是輸入級(jí)差分對(duì)管的基極偏置電流的平均值，其值為：Ib=（Ib1+Ib2）/2,如果Ib較大，則在信號(hào)源內(nèi)阻不同時(shí)，對(duì)集成運(yùn)放靜態(tài)工作點(diǎn)的影響較大。同時(shí)，輸入失調(diào)電流及溫漂也大，因而影響精度。新型集成運(yùn)算放大器的這一指標(biāo)都相當(dāng)好。偏置電流一般在pA級(jí)。這對(duì)提高用戶系統(tǒng)性能很有利，但也對(duì)用戶的工藝設(shè)計(jì)技術(shù)提出了更高的要求。在該仿真電路中，偏置電流為36.375nA。增益帶寬積 增益和帶寬的乘積。在頻率足夠大的時(shí)候，增益帶寬積是一個(gè)常數(shù)。3dB增

3、益帶寬積為100*10.353kHz=1.03MHz轉(zhuǎn)換速率（擺率）SR=|duo/dt|max。表示集成運(yùn)放對(duì)信號(hào)變化速度的適應(yīng)能力，是衡量運(yùn)放在大幅值信號(hào)作用時(shí)工作速度的參數(shù)。當(dāng)輸入信號(hào)變化斜率的絕對(duì)值小于SR時(shí)，輸出電壓才能按線性規(guī)律變化。信號(hào)幅值愈大、頻率愈高，要求集成運(yùn)放的SR就愈大。輸入峰值為5V的方波，SR=4.484V/11.197us=400mV/us各參數(shù)對(duì)運(yùn)算放大器的影響失調(diào)電壓，偏置電流，失調(diào)電流影響運(yùn)算放大器的精度。在前面的分析中可以看出，即使在沒有輸入的情況下，運(yùn)算放大器仍然有個(gè)輸出電壓。Uos和輸入信號(hào)共同參與放大過程，在輸出中迭加了由Uos產(chǎn)生的誤差。當(dāng)輸入信號(hào)

4、微弱得與Uos相當(dāng)時(shí)，產(chǎn)生的誤差將不可接受。如圖放大器，當(dāng)輸入為0時(shí)，輸出為0.17V，這在用于信號(hào)測(cè)量時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常大的誤差。增益帶寬積決定了放大器的正常工作頻段，放大電路超出這個(gè)工作頻段，放大電路將產(chǎn)生頻率失真，信號(hào)衰減。這主要是由于集成電路中各晶體管的結(jié)電容效應(yīng)產(chǎn)生的。對(duì)于工作在高頻下的電路必須考慮帶寬的影響。擺率，當(dāng)輸出信號(hào)變化速率超過擺率時(shí)，會(huì)產(chǎn)生非線性失真。區(qū)別于頻率衰減的線性失真，擺率限制產(chǎn)生的非線性失真會(huì)嚴(yán)重影響輸出信號(hào)的質(zhì)量。對(duì)于485通信，若想提高線路的通訊速度，首先得要求接口器件具有較高的開關(guān)速度，而高開關(guān)速度必然會(huì)有較高的壓擺率，但過高的壓擺率會(huì)帶來EMI干擾，這是信號(hào)中

5、的諧波成分所致。當(dāng)頻率較高時(shí)，若壓擺率太小，會(huì)使輸出波形失真。高速運(yùn)放AD812AR運(yùn)放種類不同類型運(yùn)放可以組成近百種運(yùn)放系列，其中一部分是通用的，稱為通用型運(yùn)放：另一部分為特殊應(yīng)用提供優(yōu)化特性，稱為專用型運(yùn)放。通用型運(yùn)放的各項(xiàng)性能指標(biāo)都 比一般的分立元件直接耦合放大電路有所改善，大致能夠滿足中等精度的要求，一般情況下無須調(diào)零即可使用。專用型運(yùn)放為了適應(yīng)特殊應(yīng)用場(chǎng)合而具有優(yōu)化特性。 根據(jù)專用型運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)，運(yùn)算放大器可分為：低噪聲運(yùn)放、精密運(yùn)放、高速運(yùn)放、低偏置電流運(yùn)放、低漂移運(yùn)放、低功耗/微功耗運(yùn)放等。高速率AD827在一定頻率范圍內(nèi)，從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的抽樣頻率越高即單位時(shí)間內(nèi)采

6、集到的點(diǎn)越多，則失真越小，數(shù)字信號(hào)所含的信息越豐富，音頻質(zhì)量也越好。但是，當(dāng)信號(hào)抽樣頻率高的時(shí)候，放大電路受到其擺率的限制會(huì)產(chǎn)生非線性失真。如果用擺率比較低的運(yùn)放來處理音頻視頻等信號(hào)，則會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的非線性失真，影響輸出音頻視頻的質(zhì)量。雙運(yùn)放AD827擺率為300V/us，是LM324的600多倍，帶寬為50MHz，為L(zhǎng)M324的幾十倍，能夠出色的完成音頻和視頻的處理功能。高速率AD827與LM324的仿真對(duì)比LM324AD827輸出波形仍然為正弦波，但是輸出信號(hào)幅度減小了，但是同LM324相比，其輸出帶寬仍然有很大提高。高精度運(yùn)放OP4177所謂高精密度是指OPA輸出結(jié)果（電壓信號(hào)）的精準(zhǔn)度，

7、一般是以失調(diào)電壓電壓（Vos，osOffset）為判定基準(zhǔn).低于（以下皆含等于）1mV(/0.5mV)即屬高精度運(yùn)放.從失調(diào)電壓和失調(diào)電流兩個(gè)方面用仿真將OP4177與LM324進(jìn)行對(duì)比。放大電路放大1000的情況下，輸出電壓為-173mV。將LM324替換為OP4177，放大倍數(shù)為1000，可以發(fā)現(xiàn)輸出電壓為-9.01mV,其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于LM324.高精度運(yùn)放的應(yīng)用高精度運(yùn)算放大器的運(yùn)用范疇很廣，在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域中可用于量測(cè)儀器、控制系統(tǒng)、程序控制、資料擷取系統(tǒng)、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備等。在醫(yī)療領(lǐng)域中也有超音波、氣體分析、血壓計(jì)、診斷器、醫(yī)療影像系統(tǒng)等，此外汽車中的引擎管理、傳動(dòng)系統(tǒng)管理，或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)的測(cè)度計(jì)等，都需要運(yùn)用上高精度的運(yùn)算放大器。高精度運(yùn)算放大器主要面向測(cè)試與測(cè)量?jī)x表、汽車電子系統(tǒng)及工業(yè)控制系統(tǒng)產(chǎn)