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运放比较器基础培训 物料品质部IC组 朱吉新 运放基础知识 一、运放基本结构 二、运放主要参数 三、运放的分类 四、运放的选用指导 五、CFA及案例介绍 六、业界发展趋势及我司供应商 注：由于比较器同运放很类似，本课程以运放为主，比较器主要侧重应用。 一、运放基本结构 运算放大器是一个高放大倍数的直流耦合放大器。 三个部分 1、高阻抗的差分输入级 2、高放大倍数的中间级 3、低阻抗输出级 运放基本结构：高阻抗的差分输入级 不同运放主要表现在输入级，对运放技术要求也主要表现在输入级。输入级的差分对称性，决定了运放的很多参数：输入失调，输入偏置，输入共模电压和共模抑制能力，输入阻抗等参数。 运放基本结构：高放大倍数的中间级 主要是基本的偏置设置，相位补偿，高的放大倍数 运放基本结构：低阻抗输出级 输出级主要提供一定的输出功率，输出保护等。输出级一般采用对管的形式，内部串入保护电阻，LM358，TL082内部还有过流保护使输出电压降低，OP07采用电阻限流的方法。 二、运放的主要参数 运放的参数很多（26项），有但实际应用中，主要关心下面几个参数 A、失调电压 B、失调电流和偏置电流 C、最大共模输入电压 D、增益带宽和转换速率(SR) E、电源纹波抑制比 运放的主要参数A：失调电压 失调电压是指使输出电压为零时，两输入端间所加的直流补偿电压。 实际应用中表现输入为零时输出电压的大小，一般通过间接计算和测量。 下图中Vin=0时，Vo=Vio(R+Rf)/R Vio=Vo.R/(R+Rf) 运放的主要参数B：失调和偏置电流 偏置电流：使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端的电流的平均值。 失调电流：使输出电压为零（或规定值）时，流入两输入端的电流之差。 通用运放的失调电流在nA级，JFET运放为pA级。在一些实际应用中，可采用降低外围电阻的方法减少偏置的影响 运放的主要参数C：最大共模输入电压 比规定的共模抑制比下降6dB时的共模输入电压。 主要表现输出最高时对应的输入电压。一般通用运放最大共模电压为Vcc-1.5V。 运放的主要参数D：增益带宽和SR 单位增益带宽fBWG：开环增益为1(0dB)时对应的频率 运放的主要参数D：增益带宽和SR 输出转换速率SR：输入端在施加规定的大信号阶跃脉冲电压时，输出电压随时间的最大变化率。对于做小信号比较器应用时，当压差同失调在同一个数量级内时，转换速率很低，一个转换时间可能到达10mS以上。 单位增益带宽主要是小信号指标，输出转换速率主要是大信号指标。此两个参数都是衡量器件速度的指标。 运放的主要参数E：电源纹波抑制比 TL082,LM358,OP07,Vcc(纹波)比较图。 运放的主要参数 前面讲了运放的主要参数，下面我们从一个实际的资料看运放的参数。 有些参数厂家没有给出具体的数据，只给一些特性曲线。 三、运放的分类 分类1：运放根据供电电压特点可分为 双电源运放 单电源运放 分类2、应用场合和部分参数特点可分为： 1、通用运放 2、精密运放 5、R2R运放 3、仪表运放 4、高速运放 运放的分类1：单电源和双电源运放 由于运放内部主要是采用电流源方式，在正常工作区间，其Icc随电源电压变化很小。 双电源运放就是需要正负电源供电，如＋－15V供电, 单电源供电就是可直接用单电源供电，如15V供电。 运放的分类1：单电源和双电源运放 单电源运放也可正负电压供电 双电源可工作在不对称电源方式下，如+15,-5V.但不对称条件下，失调可能有一些小的变化。 运放的分类2：通用/精密/R2R/仪表/高速 通用运放:主要指一些标准的运放，很常用的运放，如LM358,OP07等，他们具有标准的管脚兼容结构，在有些情况下，不同厂家的型号可直接替换使用。 精密运放：主要是指失调电压和失调电流比较小的运放，如OP07。但其没有严格的界限。 运放的分类2：通用/精密/R2R/仪表/高速 R2R运放：R2R运放是低功耗低电压下发展起来的运放，其主要是共模电压同Vcc/Vee相同或很接近Vcc/Vee,输出最大幅度也很接近Vcc/Vee. 在相同的Vcc条件下，能提供较宽输入输出范围。 TL082,LM358,MC33202输入输出特性比较 运放的分类2：通用/精密/R2R/仪表/高速 仪表运放：仪表运放主要针对仪表类的信号采样放大而开发的运放，其一般采用两运放或三运放结构。此运放具有较高共模抑制比，其两端都可工作在高共模状态下。 高速运放：主要是其带宽和转换速率SR高。适合高速信号放大处理。 四、运放的选用指导 选型： 我司的运放编码很多，但主要用的还是358系