目前市場運放種類繁多,面對不同的使用條件和環(huán)境,是否都能選擇一樣的運放呢?沒關系,這是很多電子工程師都會困惑的問題,接下來為你揭開運放選型的神秘面紗。
1、通用型運算放大器
通用型運算放大器就是以通用為目的而設計的。這類器件的主要特點是價格低廉、產(chǎn)品量大面廣,其性能指標能適合于一般性使用。例mA741(單運放)、LM358(雙運放)、LM324(四運放),它們是目前應用最為廣泛的集成運算放大器。
2、精密運算放大器
精密運算放大器一般指失調電壓低于1mV的運放,對于直流輸入信號,輸入失調電壓(VOS)和它的溫漂小就行,但對于交流輸入信號,我們還必須考慮運放的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲,在很多應用情況下輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲顯得更為重要一些。
在傳感器類型和(或)其使用環(huán)境帶來許多特別要求時,例如超低功耗、低噪聲、零漂移、軌到軌輸入及輸出、可靠的熱穩(wěn)定性和對數(shù)以千計讀數(shù)和(或)在惡劣工作條件下提供一致性能的可再現(xiàn)性,運算放大器的選擇就會變得特別困難。精密放大電路會多一些電源去耦,濾波等特殊設計的電路。
主要區(qū)別在于運算放大器上,精密運算放大器的性能比一般運放好很多,比如開環(huán)放大倍數(shù)更大,CMRR更大,速度比較慢,GBW,SR一般比較小。失調電壓或失調電流比較小,溫度漂移小,噪聲低等等。好的精密運放的性能遠不是一般運算放大器可以比得,一般運放的失調往往是幾個mV,而精密運放可以小到1uV 的水平。
要放大微小的信號,必須用精密運放,用了一般的運放,它自身都會帶入很大的干擾。要通過外圍電路改善,小幅或者微調可以,但無法大幅度或者徹底改變。最常用的精密運放就是OP07,以及它的家族,OP27,OP37,OP177,OPA2333。其他的還有很多,比如美國AD公司的產(chǎn)品,很多都是OPA帶頭的。
3、高阻型集成運算放大器
高阻型集成運算放大器的特點是差模輸入阻抗非常高,輸入偏置電流非常小,一般rid>(109~1012)W,IIB為幾皮安到幾十皮安。實現(xiàn)這些指標的主要措施是利用場效應管高輸入阻抗的特點,用場效應管組成運算放大器的差分輸入級。
用FET作輸入級,不僅輸入阻抗高,輸入偏置電流低,而且具有高速、寬帶和低噪聲等優(yōu)點,但輸入失調電壓較大。常見的集成器件有LF356、LF355、LF347(四運放)及更高輸入阻抗的CA3130、CA3140等。
4、低溫漂型運算放大器
在精密儀器、弱信號檢測等自動控制儀表中,總是希望運算放大器的失調電壓要小且不隨溫度的變化而變化。低溫漂型運算放大器就是為此而設計的。常用的高精度、低溫漂運算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET 組成的斬波穩(wěn)零型低漂移器件ICL7650等。
5、高速型運放
高速型運放在快速A/D和D/A轉換器、視頻放大器中,要求集成運算放大器的轉換速率SR一定要高,單位增益帶寬BWG一定要足夠大,像通用型集成運放是不能適合于高速應用的場合的。高速型運算放大器主要特點是具有高的轉換速率和寬的頻率響應。常見的運放有LM318、mA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。
6、低功耗型運放
低功耗型運放由于電子電路集成化的最大優(yōu)點是能使復雜電路小型輕便,所以隨著便攜運算放大器式儀器應用范圍的擴大,必須使用低電源電壓供電、低功率消耗的運算放大器相適用。
常用的運算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作電壓為±2V~±18V,消耗電流為50~250mA。目前有的產(chǎn)品功耗已達微瓦級,例如ICL7600的供電電源為1.5V,功耗為10mW,可采用單節(jié)電池 供電。
7、高壓大功率型運算放大器
高壓大功率型運算放大器的輸出電壓主要受供電電源的限制。在普通的運算放大器中,輸出電壓的最大值一般僅幾十伏,輸出電流僅幾十毫安。若要提高輸出電壓或增大輸出電流,集成運放外部必須要加輔助電路。高壓大電流集成運算放大器外部不需附加任何電路,即可輸出高電壓和大電流。
例如D41集成運放的電源電壓可達±150V,mA791集成運放的輸出電流可達1A。通過上面的介紹,對不同使用條件下是否能使用同一種運放,顯然是比較清楚的,實際選擇集成運放時,還應考慮其他因素。
例如信號源的性質,是電壓源還是電流源;負載的性質,集成運放輸出電壓和電流的是否滿足要求;環(huán)境條件,集成運放允許工作范圍、工作電壓范圍、功耗與體積等因素是否滿足要求。
最后再贈送大家一些評價運放的小經(jīng)驗,評價集成運放性能的優(yōu)劣,應看其綜合性能。SR為轉換率,單位為V/ms,其值越大,表明運放的交流特性越好;Iib為運放的輸入偏置電流,單位是nA;VOS為輸入失調電壓,單位是mV。Iib和VOS值越小,表明運放的直流特性越好。
所以,對于放大音頻 、視頻等交流信號的電路,選SR(轉換速率)大的運放比較合適;對于處理微弱的直流信號的電路,選用精度比較的高的運放比較合適(既失調電流、失調電壓及溫飄均比較小)。
在沒有特殊要求的場合,盡量選用通用型集成運放,這樣既可降低成本,又容易保證貨源。當一個系統(tǒng)中使用多個運放時,盡可能選用多運放集成電路 ,例如LM324、LF347等都是將四個運放封裝在一起的集成電路。
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原文標題:?【經(jīng)驗】資深工程師親傳,優(yōu)質運放就該這么選型
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