运放参数

实际运放的等效模型，第一个黄色运放是一个理想运放除了A_uo不是无穷大，其余都是理想的。第二个运放是理想的，作为电压跟随器。

输入失调电压 V_OS

当运放两个输入端接地，由于图中V_OS存在，经过A_uo放大，输出电压必然不是0。在运放的负输入端施加一个可调节的u_os电压使

输入失调电压是任何一个运放都存在的，它来自于运放内部电路的电路结构以及非对称性，是难以从根本消除的。一般通用运放在mV，而精密运放可以达到10uV以下。

输入失调电压，特别是输入失调电压温漂，对直流放大器硬性巨大。

输入失调电压对电路的影响

这是一个标准同相比例放大，增益101倍，当输入是一个5mV，1KHZ正弦波，输出应为505mV 正弦波，直流偏移量为0。

实际波形

我们可以看到一个200mV的直流偏移量，这就是输入失调电压对输出造成的影响，LM324输入失调电压2mV，经过放大后与理论计算差不多相等。这个输出偏移量叫做输出失调电压。

如果我们接成反向比例放大

信号放大倍，输入失调电压被放大

可以看出同相反相比例放大对输入失调电压的放大倍数比例相同。

数据手册

LM324的输入失调电压典型值为3mV，最大值为7mV，即同一批LM324它的失调电压也不相同。

这个典型值就是高斯分布中的方差。

输入偏置电流 I_B

实际运放在除了失调电压外还有偏执电流，即运放不是真正的虚断，是有电流流入的。

对于BJT组成输入级的运放，这个电流就是差动输入级晶体管基极电流I_BQ，为差动输入级晶体管提供静态工作点，所以BJT组成的运放，输入偏执电流很大。场效应管组成输入级的运放，这个电流极低。

输入偏执电流是正输入端与负输入端电流的平均值

实际中一个运放的输入偏置电流不是固定不变的，它受多种因素的影响：温度、共模电压，数据手册中只给出了特定条件下的值。

输入失调电流 I_OS

输入失调电流，是两个输入端静态电流的差值

一般来说输入偏置电流与输入失调电流近似相等，或者维持在一个数量级。

$、、$ 对输出失调电压的影响

使用叠加原理分析：

只考虑V_OS时前面分析过：

只考虑正输入端偏置电流I_B+时：

只考虑负输入端偏置电流I_B-

三项合并：

根据前面的定义：

决定输出失调电压大小有三个因素：独立的输入失调电压、以及相互有关联的偏置电流和失调电流、外部电阻。

理论上来说，不改变R_G和R_F情况下，通过选择R_{MATCH}可以使代数和为0。但是，只要改变温度，这三个参数都会改变，所以理想很美好现实很骨感。

降低输出失调电压的核心在于：

选择输入失调电压V_OS小的芯片
选择输入偏置电流I_B小的芯片
选择小的外部电阻

如果不能满足设计要求时，再加上匹配电阻。

输入电压范围

定义：保证运算放大器正常工作的最大输入电压范围，也称共模输入电压范围。

一般运放的输入电压范围比电源电压范围窄1V到几V之间。好一点的运放输入电压范围和电源电压范围相同，甚至超出0.1V。这种运放我们叫做“输入轨至轨”，rail to rail(RRI)。

输出电压范围

定义：在给定电源电压和负载情况下，输出能够达到的最大电压范围。

一般运放的输出电压范围要比电源电压窄1V到几V。较好的运放可以与电源电压范围非常接近，比如几十MV的差异，叫做“输出轨至轨”。

共模抑制比 CMRR

定义：运放的差模电压增益与共模电压增益的比值用dB表示。

一般运放有60dB以上，高级可达140dB。

理想运放输入输出关系为：

实际输入输出关系：

同相比例器

我们先看对同相比例器的影响

当共模抑制比不是无穷大时，这个式子多了A_c项，A_uf提高了，但影响不大，还是近似等于1/F。

类似分析反向比例器，对其影响很小。

减法器电路

当CMRR为无穷大时（理想运放），此时电路输出为0，而CMRR不为无穷大，输出也不等于0。CMRR对减法器影响巨大。

对减法器的影响有两个：

运放本身的CMRR
电阻的一致性

开环电压增益 A_uo

定义：运放本身具备的输出电压与两个输入端差压的比值，用dB表示。它与频率有关，数据手册中一般会给出一个典型值（频率0HZ处），与一个幅频特性图，就拿我最近做的M-power项目中的RS8552（国产）放大器举例。

一般情况下，说某个运放的开环电压增益达到100dB，是指其低频最高增益。多数情
况下，很少有人关心这个参数，而去关心它的下降规律，即后续讲述的单位增益带宽，或
者增益带宽积。
在特殊应用中，比如高精密测量、低失真度测量中需要注意此参数。在某个频率处实
际的开环电压增益，将决定放大器的实际放大倍数与设计放大倍数的误差，也将决定放大
器对自身失真的抑制，还将影响输出电阻等。

压摆率：Slew rate, SR

定义：闭环放大器输出电压变化的最快速率。用V/us表示。

这个值代表运放正常工作时，输出端所能提供的最大变化速率。当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时，运放输出失真。

对一个正弦波，变化率最大的点在过零点处（求导最大值），且与输出信号频率、幅度有关。

要想输出正弦波，就需要

单位增益带宽积

定义：运放开环增益-频率图中，开环增益下降到1时的频率。

当输入信号频率高于此值时，运放的开环增益会小于1，这是衡量运放带宽的重要参数，一般不在数据手册表格中出现，需要自己根据图观察。

增益带宽积：GBW

定义：运放开环增益-频率图中，指定频率处，开环增益与该制定频率的乘积。

如果运放开环增益-频率图是一个线性单调递减直线，比如频率提高10倍，开环增益变为原先的0.1倍，那么他们乘积为常数。

-3dB带宽

定义：运放使用闭环时，某个指定闭环增益下，增益变为低频增益的0.707倍时的频率。分为小信号（200mV）大信号（2V）两种。

满功率带宽

定义：将运放接成指定增益闭环电路，连接指定负载，输入端加载正弦波，输出为指标规定的最大输出幅度，在此状态下，不断增加输入信号频率，直到输出出现因压摆率限制产生的失真为止，此频率为满功率带宽。

比-3dB更苛刻的一个限制频率。它指出在此频率之内，不但输出幅度不会降低，而且能满幅度带载输出。

绿色线代表在满功率输出幅度下，信号斜率小于压摆率的情况，输出不会失真。

红色线是频率较高，它的过零点斜率大于压摆率，最终造成输出失真。

至稳时间

定义：运放接成指定增益，从输入阶跃信号开始，到输出完全进入指定误差范围所需要的时间。

至稳时间由运放的延迟、压摆率带来的爬坡时间、稳定时间决定，SR越大的至稳时间越小。

电源电压抑制比

定义：双电源供电电路中，保持负电源电压不变，输入不变，而让正电源产生变化幅度为△V_S，频率为f的波动。那么在输出端会产生变化幅度为△V_out，频率为f的波动。

电源抑制比，是运放对电源上纹波或者噪声的抵抗能力。随着电源电压变化频率的提升，运放对这个变化的抵抗能力会下降。一般情况下，电源变化频率在接近带宽时，运放失去对电源变化的抵抗。

热阻

定义：导热体阻值热量散失程度的指标，以1W发热源在导热路径两端形成的温度差表示，单位°C/W。有以下常用的两种：

θ_JA: 芯片热源结与芯片周围环境的热阻。

θ_JC: 芯片热源结与芯片管壳的热阻。

热阻θ_JA越大，说明散热越困难，其温差也就越大。这个参数主要与散热\功耗相关，芯片手册中也会说明，在正常工作状态下芯片能达到的最高温度。