運算放大器的規格書

雖然已經有文章把運算放大器的基本放大電路作了簡單的說明，總覺得是意猶未足。綜合過去工程師們所提到的問題，尤其是規格書內的電氣特性部份，加強作一些說明。這篇文章是取自我的技術網站2004年資料（Operation Amplifier 運算放大器元件規格及電路概念），再加以重新增補修訂。

OP Amp元件種類區分:

1.????? 種類: 有Bipolar晶體型, 結合Junction FET型, CMOS FET型.（類別會影響耗電量）

2.????? 內藏組別: 有內藏Single單組, Dual雙組, 及Quad四組.（一般單組為特定功能，會有一些補償電路）

3.????? 包裝類別: SMD類有MTP-5, SOP-8, SOP-14 及Mini type 如MSOP, TSSOP等.? DIP類有 DIP-8, DIP-14.各家廠商皆為共通標準化之型號, 與Pin腳位置，但須注意規格上會有差異。

這邊我選擇了比較常用的OP IC 如LM358, NJM3414, MC4558, MC4560. 來做一個特性的比較。可以看到規格的項目很多，但是有很多項目可以忽略，因為OP IC在使用上非常廣泛，在不同的功能時，有其特定的參數需求，像是一些Offset, Common Mode, Input Bias, Large Signal Gain/Voltage Swing等等，都是在一些比較器電路或是直流偵測器，直流放大電路上的參數。至于我們消費電子領域，比較重點的是音頻放大及脈波信號處理方面，只要注意下面的項目。

重要電氣規格項目:

1.????? 工作電壓範圍(Supply voltage)

2.????? 輸出端短路電流(Output short-circuit current) 或輸出阻抗（Output resistance）

3.????? 高頻響應(Gain-Bandwidth)

4.????? 脈波反應時間(Slew rate)

工作電壓範圍：一般大家都有個錯誤的概念，認為OP Amp有單電源及雙電源的區分，其實它都能工作，重點在于有沒有提供正確的偏壓。也就是只要讓輸入電平在電源電壓范圍內就能工作，當然也要確認輸出電平是否會因偏壓不當，造成波形上下端的切割問題。此外，要特別注意它的最高及最低工作電壓范圍，以確認工作正常。

輸出電流與阻抗值：規格上可能針對它所強調的使用功能，而會有不同的數據。以短路輸出電流表示的，主要是提供直流輸出控制用途，或脈波信號的驅動能力。以輸出阻抗表示的，則為音頻信號的輸出負載能力。當然，兩者也是有使用上互通的可行性。

高頻響應(Gain-Bandwidth)：規格上也許可以看到有高達100dB的放大倍數，注意不要被誤導了。那是指直流信號的放大倍數。在音頻電路的信號放大，我們要看的是Gain-Bandwidth項目，以MC4558為例，2.8 MHz代表在最高音頻20KHz時僅能放大140倍。即使在電路上的回授量提高到1/300,也只能讓9KHz的信號放大到300倍。

脈波反應時間(Slew rate)：定義上是脈波經過OP后之上升延遲時間，由于輸出阻抗要遠低于輸入阻抗，因此此時間是造成脈波變形的主要因素。以MC4558為例，2.2V/uS代表在5V的脈波需要2.3 uS的上升時間。一般這個上升時間如果超出脈波周期的10%以上,就有可能產生MCU偵測上的錯誤。以LCD Panel所需的Vcom信號為例，63.5 uS的脈波只能容許約6.3 uS的上升時間，在5V的電路上，相當于0.8V/uS,因此NJM3414的1V/uS可用。

另外要說明的是關于Power Dissipation部份，只有在需要大電流推動輸出時，才需要考慮。一般信號放大都屬于Class-A不失真輸出，因此傳輸效率很低，幾乎所有供應IC的功率，會轉成熱量，以直流供電的瓦特數計算，不超出最大容許功率即可。