解讀運放芯片的關鍵參數

前段時間總結了一些運放電路的分析方法，但似乎搞錯了方向，相關參數似乎還沒搞清楚。以至于在述職會上領導問起在選取運放芯片的時候要注意哪些參數的時候，回答得很尷尬，所以這回就來補充一下這些參數的學習總結吧。先分享一個可以查找元器件規格的網站吧，個人感覺是很好用。

在選取運放芯片的時候，我們當然要根據實際的電路需求來看相應的參數，雖然規格書里參數很多，但是通常會有如下這樣一個選取方向;

來解讀一下運放芯片規格書中的一些關鍵參數

壓擺率SR: Slew rate

在講這個參數之前先看一個很厲害的變換-傅里葉變換

拋開許多復雜的概念，傅里葉變換變換的核心就是能將滿足一定條件的某個信號函數表示成三角函數或者是它們的積分的線性組合，也就是幾乎所有的連續函數都可以表示為若干不同周期，不同振幅的正弦函數之和。

聯系到運放的壓擺率，在我們的電路中由于寄生電感的存在幾乎都是連續信號，所以所有的電信號都會變化率這種概念，壓擺率表示的就是運放輸入一個階躍信號時輸出信號的最大變化速度;體現的是輸出信號能否跟得上輸入信號的變化，如1us內輸出信號電壓幅值的變化。它的表達式為SR=2π*F*Vp(F：輸出信號的頻率，Vp為輸出信號的峰值)

這是衡量運放在大幅度信號作用時工作速度的參數，當輸入信號變化斜率的絕對值小于SR時，輸出電壓才按線性規律變化。

增益帶寬積(GBP)

在某頻率下測量的開環電壓增益與測量頻率的乘積，GBP=FH*AM;其中頻率為FH運放增益衰減為-3dB時帶寬，AM表示增益的幅值，FT時為單位增益帶寬，這個概念也只有電壓反饋型運放才有，電流反饋型則不存在。

-3db頻率點與示波器的帶寬概念差不多，對于一個輸入信號，頻率逐漸增大到某一個值比如Fh,這時輸出信號的幅值會衰減到初始信號幅值的0.707倍，信號功率會衰減到一半以下。(對于一個放大電路而言，能夠放大輸入信號是有一定頻率范圍的，當頻率達到某一頻率時，輸出信號就會出現衰減，一般我們應用運放除了跟隨器與比較器，都是搭建反饋電路，工作在深度負反饋的狀態下，所以工作頻率與開環的帶寬是有區別的)。

供電電源軌(PRO)

運放供電電壓，決定運放處理信號的范圍。而軌到軌指的是，運放輸入輸出范圍，可以擺到電源軌，即在給定電源電壓和負載情況下，輸出能夠達到的最大電壓范圍。當運放的輸出范圍已經接近于電源電壓范圍時，就自稱“輸出軌至軌”，表示為 Rail-to-rail output，或 RRO。當選用非軌到軌運放，有可能出現輸出信號被削頂的現象。

如下圖為某款運放內部電路，輸出是三極管組成推挽結構的，而三極管存在一個飽和壓降0.3V~1V，所以即使運放的輸出電流再小也是存在壓降的。隨著負載的加重，輸出最大值與電源電壓的差異會越大。

還有一個概念就是輸入軌之軌，當我們設計的電路信號幅度接近于電源，就要選用一款輸入軌之軌的運放來保證輸入信號能被檢測到。

共模抑制比(CMRR)

差模電壓增益與共模電壓增益的比值，用 dB 表示。CMRR = 20 lg (Ad/Ac)范圍：一般運放都有 60dB 以上的 CMRR，高級的可達 140dB 以上。運算放大器在單端信號輸入使用時，不存在這個概念。只有把運放接成類似于減法器形式，使得運放電路具備兩個可變的輸入端時，此指標才會發揮作用。(越大的CMRR，對抑制開關噪聲(共模干擾)，越有效果)

開環差模增益(Aod)

定義為當運放工作于線性區時，運放輸出電壓與差模電壓輸入電壓的比值，Aod=ΔUo/Δ(Up-Un)。單位用 dB 表示，一般運放差模開環直流電壓增益很大，通常在 60dB~160dB 之間，越大說明其放大能力越強。由分貝的概念;如100dB=20*lg(Avd),可求出Avd=10^5倍，那么放大倍數就是十萬倍(當輸入的信號差被放大了十萬倍，輸出已經遠大于電源電壓，這時是滿偏的狀態。而每個芯片的生產過程中，參數會有所差異，并且通常情況下開環狀態下的運放增益會遠大于實際的需求，所以應用電路中都是外接反饋電阻來限制放大倍數，使得實際的放大倍數接近需求值)而在實際使用中除了比較器我們幾乎用不到開環的運放電路，那么由包含有限增益誤差的閉環增益公式推導得出;當開環放大倍數Avol越大，其實際閉環增益Gcl與我們期望的理論值偏差就越小;