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1、Presentation title here,Subhead here Presenters Name,1,Note: Use this PowerPoint template if your presentation does not contain classified information.,Slide title goes here,First bullet here Second bullet here Sub-bullet here Third bullet here Sub-bullet here Sub-bullet here Sub-bullet here Fourth
2、bullet here,2,电源,电源监视,显示,存储,电源分配,数据传输,传感器,信号调理,DSP/C,模拟输出 /激励,ADC,DAC,信号调理,运算放大器在电子系统中的位置,运放+外部分立元件 = 放大器 : 改变信号的幅度 缓冲器: 隔离输入和输出，阻抗匹配（高输入阻抗，低输出阻抗） 滤波器: 滤除不想要的频率分量：噪声和干扰 各种运算功能: 积分，微分，乘法，对数，等等,运放的功能,运放应该关注哪些指标,5,了解运放的对外接口 - 正负端输入 - 供电管脚 - 输出管脚 输入端口相关的指标 - 输入阻抗 - 带宽 BW - 偏移电压 offset voltage - 偏置电流 bia
3、s current - 输入电压范围 - 噪声特性 输出端口相关的指标 - 输出的驱动能力 - 输出电压范围 - 压摆率 slew rate 供电相关指标 - 供电电压范围 - 静态电流 附加的功能管脚,输入端口相关的指标 - 输入阻抗,手册中的截图，关键字（impedance, resistance） 选择运放输入阻抗时要考虑到被放大对象（信源）的内阻。运放的输入阻抗要远远大于信源内阻。例如信源内阻为10K欧姆，则需要选择100K以上的输入阻抗才能达到90%的精度，要达到99%的精度则要选择1M以上的输入阻抗。 两个不同输入阻抗的运放对比 OPA211 双极型输入 OPA140 FET输入,
4、6,输入端口相关的指标 带宽,手册中的截图，关键字（frequency response, GBW, bandwidth） 对于宽带的运放，由于类型不同如VFB和CFB的，还会给出不同增益下的带宽，用于说明带宽随增益变化的规律。 OPA691 电流反馈型(CFB) OPA830 电压反馈型(VFB),7,输入端口相关的指标 带宽,GBP (Gain Bandwidth Product) VFB 类型的运放受增益带宽积的限制 Gain * Bandwidth = GBP 例如 a) 带宽为1MHz GBP的运放 b) 在100被增益情况下只有10KHz带宽 注意：在电流反馈运放（CFB）中不受增
5、益带宽积限制。,输入端口相关的指标 偏移电压,手册中的截图，关键字（offset voltage） 偏移电压（失调电压）指标在高倍放大的精密电路中最为重要。偏移电压被放大后直接影响电路检测微弱信号的精度。偏移电压因同相端和反相端失配而产生的输入级固有电压差，越小越好。 虽然失调电压可以调节，但是如果是批量生产将极大的降低效率，并且还要注意失调电压随温度的变化，精密运放的这个变化是很小的。 例如OPA333的失调电压极小 超低功耗: 25A (max) 低失调: 10V (max) 低温漂: 0.05V/C (max) 低噪声: 1.1 VP-P 带宽: 350kHz Rail-to-Rail
6、输入和输出 1.8V to 5.5V 供电,9,输入端口相关的指标 偏置电流,手册中的截图，关键字（bias current） 偏置电流在对高阻信源放大时非常重要。因为偏置电流乘以高阻可以产生很大的误差电压。例如20uA的偏置电流，在100K电阻上产生的电压为2V，放大倍数稍大就可以使运放饱和。 OPA691的偏置电流，双极型输入高速放大器 OPA656的偏置电流，FET输入高速放大器,10,输入端口相关的指标 偏置电流影响仿真,OPA691的偏置电流在uA级别，双极型输入 OPA656的偏置电流在nA级别，FET输入,11,输入端口相关的指标 输入电压范围,手册中的截图，关键字（input
7、voltage, range, ） 输入电压范围在将运放用于单电源供电时要特别注意。因为： 1、单电源的VCC和GND之间的电压差较小，输入不是轨到轨的话将限制输入电压的范围。 2、信源用GND作为参考，当输入小信号或者信号中直流分量小的时候，就相当于输入逼近GND电源轨，如果不满足输入调件将不能正常工作 OPA365轨到轨运放的输入电压范围 OPA335的输入电压范围能达到负电源轨，达不到正电源轨。,12,输入端口相关的指标 输入电压范围,轨到轨输入和输出运放： 如OPA365，输入和输出摆幅都能非常 接近供电电源轨. 但也不能完全达到。 轨到轨输出运放： 如OPA335，输出摆幅可以非常接
8、近供 电电源轨. 但不能完全达到。输入在高 电平处需要1.5V的净空。 非轨到轨运放： 如uA741, LM324, OP27等，输入和输 出在高电平和低电平处都需要一定的净 空才能保证不发生削顶/底,Input Signal Range,OPA365: Vdd+ = 5V, Vdd- = GND,5V,GND,Voltage,Output Signal Range,Input Signal Range,OPA335: Vdd+ = 5V, Vdd- = GND,5V,GND,Voltage,Output Signal Range,Input Signal Range,uA741,Voltag
9、e,Output Signal Range,3.5V,Vdd+,Vdd-,输入端口相关的指标 非轨到轨输入运放仿真,对于输入电压范围正负电源轨都达不到的运放，不适合在单电源中应用。 对于输入电压范围能达到负电源轨，达不到正电源轨的运放，调节直流偏置即可应用在单电源中。,14,输入端口相关的指标 噪声特性,手册中的截图，关键字（noise，noise density） 噪声的单位是一个电压密度，在频率上积分后得到电压，再经过平方除以电阻就可以得到功率 OPA337的噪声特性 OPA335的噪声特性 可以看出对与低频小信号OPA335的噪声性能更好,15,输出端口相关的指标 输出的驱动能力,手册中
10、的截图，关键字（current，output) 输出驱动能力是表示运放带负载的能力，作为最后一级时常常要考虑其驱动能力。 BUF634的驱动带宽30M或180M，注意手册中的continuous, 表示可以承受均值电流250mA。 THS3092也是一款常用的驱动级运放。,16,输出端口相关的指标 输出电压范围,手册中的截图，关键字（output swing） 在单电源供电的场合更需要注意，因为单电源供电电压低，并且小信号输出时接近GND电源轨。在单电源供电中选择轨到轨（rail to rail）更方便使用。 轨到轨运放OPA354 非轨到轨运放LM324,17,输出端口相关的指标 输出电压范
11、围,在最大输出幅度和供电电源轨间必须有一定的裕量或净空，保证输出不被削顶/底。对输入也是一样。 根据运放输出结构不同，这个裕量从数mV到数V不等。,输出端口相关的指标 输出电压范围仿真,19,运放不是轨到轨在单电源低压供电下会使输出范围过小。这样放大较大信号时就会消峰。TINA-TI仿真结果如下：,输出端口相关的指标 压摆率 slew rate,手册中截图，关键字（slew rate） 压摆率是运放输出信号的最大斜率，表示运放输出大幅度信号的能力。结合GBW可以计算出运放在输出最高频率信号时幅度的最大值。 信号S(t)=A*sin(2*f*t)，信号斜率的最大值为 A*2*f = slew r
12、ate。可以看到slew rate压摆率不变时，A越大，f就越小。需要A和f都大的应用场合，就需要选择压摆率大的运放。（注意手册中给出的负载情况） 驱动级运放和高速运放的压摆率都很大，例如BUF634和THS3092 THS3092的压摆率，例如输出50MHz正弦信号时可以达到12V。 BUF634的压摆率，例如输出50MHz正弦信号时可以达到6V.,20,输出端口相关的指标 压摆率 slew rate,压摆率限制了输出大信号的带宽,输出端口相关的指标 压摆率 slew rate,缓冲一个10HMz的正弦信号，500mVpp = SR needs 30V/uS 5Vpp = SR needs 300V/uS,GBW = 280MHz SR = 240V/uS,500mVpp,5Vpp,供电相关的指标 供电范围和静态电流,手册中的截图，关键字（power supply, quiescent current） 供电电压可以看出器件是否适合在单电源低电压下使用，静态电流可以看出器件是否适合在低功耗应用中使用。 OPA4xx: 宽供电范围， up to 100V，输出电流至50mA OPA3xx: CMOS, =5.5V,精密,直流特性出众,轨到轨,低噪低功耗 LPV521最低功耗运放，静态电流小于1uA,23,
