1 運放的組成

1.1 外部組成

1、+同相輸入端

2、-反相輸入端

3、Out輸出端

1.2 內部組成

1、輸入級

2、中間放大級

3、輸出級

2 運放的作用

1.1 放大小信號

1.2 阻抗匹配

1.3 信號隔離

1.4 構成濾波器

1.4.1 低通濾波器

1.4.2 高通濾波器

1.4.3 帶通濾波器

1.5 驅動

1.6 小功率電源

3 運放的供電

3.1 采用LDO供電

推薦選擇LDO，因為LDO供電質量較好，可以比DCDC模塊減少電源紋波

1、單電源供電

正電壓芯片例如：LM2575

2、雙電源供電

負電壓采用電荷泵芯片例如：SGM3204

3.2采用DCDC模塊

供電電源紋波較大推薦用LDO

4 軌對軌運放的概念

軌指的是 供電電壓 ，輸入/輸出 “包含“供電電壓即所謂的軌對軌輸入/輸出（輸出無法真正做到軌對軌：輸入由于補償電路的作用可以超過供電軌，但是輸出級由于晶體管導通內阻無法做到完全軌對軌有幾mv～幾十mv差距。）

5 分析方法

5.1 閉環情況下分析方法

5.1.1 虛短

負反饋環路下， 同相輸入端與反相輸入端電壓基本相當 ，像短路似的，即所謂的虛短，但物理層面上并非真的短路

5.1.2 虛斷

負反饋環路下， 同相輸入端與反相輸入端輸入的電流非常小 ，通常都在nA級以下（常用運放多是pA級）像”斷開“似的，即所謂的虛斷，但物理鏈路上還是連著的

5.2 開環情況下分析方法

開環情況下只有做比較器時虛斷概念還可以適用的比如可以理解為做比較器時流經運放點電流為零

6 常用參數

6.1 直流參數

6.1.1 輸出失調電壓 Vos

將運放的兩個輸入端接地，理想運放輸出為零。但實際運放輸出不為零。將輸出電壓除以增益得到的等效輸入電壓稱為 輸入失調電壓 。

一般定義為運放輸出為零時，兩個輸入端之間所加的補償電壓。該值反映了運放內部電路的對稱性， 對稱性越好，輸入失調電壓越小 。

Vos越小，芯片價格就越貴。

規格書上一般給出了1） 25c典型值； 2） 全溫度值。 我們在選擇運放的時候，還是要看 全溫度的最大值。 因為我們很難預測產品用在什么情況下。所以為了保證worst case design。我們要選考慮Vos的最大值。

6.1.2 輸入失調電壓的溫漂

又叫 溫度系數TC VOS， 高精度的是幾個nV/C，一般為幾個uV/C

輸入失調電壓的溫度漂移（簡稱輸入失調電壓溫漂） αVIO ：定義為在 給定溫度范圍內 ，輸入失調電壓的變化與溫度變化的 比值 。

作為輸入失調電壓的補充，便于計算 在給定的工作范圍內 ，放大電路由于溫度變化造成的輸入失調電壓漂移大小。

6.1.3 輸入偏置電流 Ib

定義為當運放的****輸出直流電壓為零時，運放兩輸入端流進或流出直流電流的 平均值 。

輸入偏置電流對進行高阻信號放大、積分電路等對輸入阻抗有要求的地方有較大的影響。輸入偏置電流與制造工藝有一定關系。

** IB 比較大，對原信號影響大，相當于對原信號有了個分壓。**

一般是pA級，nA級。

上圖是Ib和Vos的一個等效示意圖。Ib是流向地的。Vos疊加在輸入端的。Vos可能是正，也可能是負，正的話，就是在信號上疊加，負的話，就是在原信號上扣除。運放所謂的 線性 ，也是在扣除或者疊加Vos之后，表現出的特性。也可以從軟件端扣除Vos的影響。

6.1.4 輸入失調電流

是Ib的補充

輸入失調電流定義為當運放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端偏置電流的差值（同相端Ib與反向端Ib的差值）。輸入失調電流同樣反映了運放內部的電路對稱性， 對稱性越好，輸入失調電流電流越小 。

6.1.5 共模電壓輸入范圍Vcm

運放兩輸入端與地建能加的共模電壓范圍Vcm“包括”正、負電源電壓時為理想特性。

所謂“Rail to Rail Input”就是指輸入共模電壓范圍十分接近電源軌，一般可以抵御 負電源軌而稍微抵御正電源軌

6.1.6 輸出動態范圍特性

即輸出電壓范圍，所謂“Rail to Rail Output”即 軌對軌輸出 ，輸出Voh、Vol極為接近供電軌，會有幾十mV的距離，也與負載有關。

6.1.7 輸出電流特性

即運放的帶載能力，一般會給出Sink、Source電流大小，也有運放只給出 短路時的極限電流 。這個參數，設計時候，要考慮最小值。

6.1.8 工作電壓范圍 ** Vdd**

總電源電壓范圍。 它是兩個電源端之間的總電壓 。例如，30V 的總電壓范圍為 ±15V。再如，某個運算放大器的工作電壓范圍可能為 6V 到 36V。在低壓極端條件下，它可能為 ±3V 或者 +6V。 在高壓極端條件下 ，它可能為 ±18V 或者 +36V，甚至是 -6V/+30V。

6.1.9 靜態工作電流** Iq**

靜態電流，是 運放不工作但是還上電時候 ， 所消耗的最小的電流， 一般需要省電的設備上，對這個有要求。

6.2 交流參數

6.2.1 增益帶寬積** GBP**

單位增益帶寬定義：運放的閉環增益為1倍條件下，講一個恒幅正弦小信號輸入到運放的輸入端，從運放的輸出端測得閉環電壓增益下降3db（或是相當于運放輸入信號的0.707）所對應的信號頻率。 這個參數決定了 單級放大倍數 。

6.2.2 開環增益** Aol**

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 。

由于差模開環直流電壓增益很大，大多數運放的差模開環直流電壓增益一般在數萬倍或更多，用數值直接表示不方便比較，所以一般采用分貝方式記錄和比較。

理想運放的開環增益為無窮大，實際運放一般在80dB – 150dB。

6.2.3 壓擺率** SR**

也稱轉換速率，定義為：運放接成閉環條件下，將一個大信號（含階躍信號）輸入到運放輸出端，從運放的輸出端測運放的輸出上升速率。

由于在轉換期間，運放的輸出端處于開關狀態，所以運放的反饋回路不起作用，也就是轉換速率與閉環增益無關。

6.2.4 電壓噪聲密度 en

運放本身內部電路也有固有存在的噪聲，氛圍電壓噪聲和電流噪聲。

通常規格書中以 nV/rtHz 和 pA/rtHz 來表示，也就是與頻率相關的一個指標。

參數越小，運放自身引入到系統的噪聲也越小。

做音頻處理時候，會選擇該參數小的，比如LMV721，LMV722（8.5nV/rtHz，1kHz以下）

6.2.5 相位裕度

簡單地說裕量就是多余的量。

相位裕量是 分析運算放大器穩定性的一個重要參數 ，

相位裕量是指運算放大器 開環增益為0dB時的相位與180 ° 的差值 。

如果系統的環路增益大于等于0dB且相移超過180 ° 時，閉環的放大電路就會不穩定產生振蕩，而相位裕量表明了距離產生自激振蕩的裕量大小，這也是相位裕量成為標志運算放大器穩定性的一個重要參數的原因之一。

6.2.6 共模信號抑制比

共模抑制比定義為當 運放工作于線性區時 ， 運放差模增益與共模增益的比值。 即在運放兩端輸入端與地間加相同信號時，輸入、輸出間的增益稱為共模電壓增益AVC，則CMRR = AV/AVC

共模抑制比是一個極為重要的指標， 它能夠抑制共模輸入的干擾信號 。值越大，運放能夠抑制干擾的能力越強。也越貴。

6.2.7 電源紋波抑制比

定義為運放工作于線性區時，運放輸入失調電壓隨電源電壓的變化 比值 。即正、負電源電壓變化時，該變化量出現在運放的輸出中，并將其換算為運放輸入的值。

若電源變化△Vs時等效輸入換算電壓為△Vin，則PSRR = △Vs/△Vin。

電源電壓抑制比反映了 電源變化對運放輸出的影響 。

高頻對應PSRR值會變小，所以，一般考慮layout上，在運放電源管教附近加電容來濾掉電源中的高頻噪聲。

6.3 極限參數

6.3.1 ESD

人體放電 HBM

機器放電 MM

芯片自身放電 CDM

6.3.2 Supply Voltage 電源電壓

6.3.3 Operating Temperature range工作溫度范圍

6.3.4 Input Voltage輸入電壓

6.3.5 Input current輸入電流

6.3.6 Differential Input Voltage差動輸入電壓