1 直流指標(biāo)

　　輸入失調(diào)電壓VIO：輸入失調(diào)電壓定義為集成運(yùn)放輸出端電壓為零時，兩個輸入端之間所加的補(bǔ)償電壓。輸入失調(diào)電壓實(shí)際上反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調(diào)電壓越小。輸入失調(diào)電壓是運(yùn)放的一個十分重要的指標(biāo)，特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時。輸入失調(diào)電壓與制造工藝有一定關(guān)系，其中雙極型工藝（即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝）的輸入失調(diào)電壓在±1~10mV之間；采用場效應(yīng)管做輸入級的，輸入失調(diào)電壓會更大一些。對于精密運(yùn)放，輸入失調(diào)電壓一般在 1mV以下。輸入失調(diào)電壓越小，直流放大時中間零點(diǎn)偏移越小，越容易處理。所以對于精密運(yùn)放是一個極為重要的指標(biāo)。

　　輸入失調(diào)電壓的溫度漂移（簡稱輸入失調(diào)電壓溫漂）ΑVIO：輸入失調(diào)電壓的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電壓的變化與溫度變化的比值。這個參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電壓的補(bǔ)充，便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi)，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。一般運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂在±10~20μV/℃之間，精密運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓溫漂小于±1μV/℃。

　　輸入偏置電流IIB：輸入偏置電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端的偏置電流平均值。輸入偏置電流對進(jìn)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(guān)系，其中雙極型工藝（即上述的標(biāo)準(zhǔn)硅工藝）的輸入偏置電流在±10nA~1μA之間；采用場效應(yīng)管做輸入級的，輸入偏置電流一般低于1nA。

　　輸入失調(diào)電流IIO：輸入失調(diào)電流定義為當(dāng)運(yùn)放的輸出直流電壓為零時，其兩輸入端偏置電流的差值。輸入失調(diào)電流同樣反映了運(yùn)放內(nèi)部的電路對稱性，對稱性越好，輸入失調(diào)電流越小。輸入失調(diào)電流是運(yùn)放的一個十分重要的指標(biāo)，特別是精密運(yùn)放或是用于直流放大時。輸入失調(diào)電流大約是輸入偏置電流的百分之一到十分之一。輸入失調(diào)電流對于小信號精密放大或是直流放大有重要影響，特別是運(yùn)放外部采用較大的電阻（例如10k?或更大時），輸入失調(diào)電流對精度的影響可能超過輸入失調(diào)電壓對精度的影響。輸入失調(diào)電流越小，直流放大時中間零點(diǎn)偏移越小，越容易處理。所以對于精密運(yùn)放是一個極為重要的指標(biāo)。

　　輸入失調(diào)電流的溫度漂移（簡稱輸入失調(diào)電流溫漂）：輸入偏置電流的溫度漂移定義為在給定的溫度范圍內(nèi)，輸入失調(diào)電流的變化與溫度變化的比值。這個參數(shù)實(shí)際是輸入失調(diào)電流的補(bǔ)充，便于計(jì)算在給定的工作范圍內(nèi)，放大電路由于溫度變化造成的漂移大小。輸入失調(diào)電流溫漂一般只是在精密運(yùn)放參數(shù)中給出，而且是在用以直流信號處理或是小信號處理時才需要關(guān)注。

　　差模開環(huán)直流電壓增益：差模開環(huán)直流電壓增益定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時，運(yùn)放輸出電壓與差模電壓輸入電壓的比值。由于差模開環(huán)直流電壓增益很大，大多數(shù)運(yùn)放的差模開環(huán)直流電壓增益一般在數(shù)萬倍或更多，用數(shù)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。一般運(yùn)放的差模開環(huán)直流電壓增益在 80~120dB之間。實(shí)際運(yùn)放的差模開環(huán)電壓增益是頻率的函數(shù)，為了便于比較，一般采用差模開環(huán)直流電壓增益。

　　共模抑制比：共模抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時，運(yùn)放差模增益與共模增益的比值。共模抑制比是一個極為重要的指標(biāo)，它能夠抑制差模輸入==模干擾信號。由于共模抑制比很大，大多數(shù)運(yùn)放的共模抑制比一般在數(shù)萬倍或更多，用數(shù)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。一般運(yùn)放的共模抑制比在80~120dB之間。

　　電源電壓抑制比：電源電壓抑制比定義為當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時，運(yùn)放輸入失調(diào)電壓隨電源電壓的變化比值。電源電壓抑制比反映了電源變化對運(yùn)放輸出的影響。目前電源電壓抑制比只能做到80dB左右。所以用作直流信號處理或是小信號處理模擬放大時，運(yùn)放的電源需要作認(rèn)真細(xì)致的處理。當(dāng)然，共模抑制比高的運(yùn)放，能夠補(bǔ)償一部分電源電壓抑制比，另外在使用雙電源供電時，正負(fù)電源的電源電壓抑制比可能不相同。

　　輸出峰-峰值電壓：輸出峰-峰值電壓定義為，當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時，在指定的負(fù)載下，運(yùn)放在當(dāng)前大電源電壓供電時，運(yùn)放能夠輸出的最大電壓幅度。除低壓運(yùn)放外，一般運(yùn)放的輸出輸出峰-峰值電壓大于±10V。一般運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓不能達(dá)到電源電壓，這是由于輸出級設(shè)計(jì)造成的，現(xiàn)代部分低壓運(yùn)放的輸出級做了特殊處理，使得在10k?負(fù)載時，輸出峰-峰值電壓接近到電源電壓的50mV以內(nèi)，所以稱為滿幅輸出運(yùn)放，又稱為軌到軌（Raid-To-Raid）運(yùn)放。需要注意的是，運(yùn)放的輸出峰-峰值電壓與負(fù)載有關(guān)，負(fù)載不同，輸出峰-峰值電壓也不同；運(yùn)放的正負(fù)輸出電壓擺幅不一定相同。對于實(shí)際應(yīng)用，輸出峰- 峰值電壓越接近電源電壓越好，這樣可以簡化電源設(shè)計(jì)。但是現(xiàn)在的滿幅輸出運(yùn)放只能工作在低壓，而且成本較高。

　　最大共模輸入電壓：最大共模輸入電壓定義為，當(dāng)運(yùn)放工作于線性區(qū)時，在運(yùn)放的共模抑制比特性顯著變壞時的共模輸入電壓。一般定義為當(dāng)共模抑制比下降6dB 是所對應(yīng)的共模輸入電壓作為最大共模輸入電壓。最大共模輸入電壓限制了輸入信號中的最大共模輸入電壓范圍，在有干擾的情況下，需要在電路設(shè)計(jì)中注意這個問題。

　　最大差模輸入電壓：最大差模輸入電壓定義為，運(yùn)放兩輸入端允許加的最大輸入電壓差。當(dāng)運(yùn)放兩輸入端允許加的輸入電壓差超過最大差模輸入電壓時，可能造成運(yùn)放輸入級損壞。

　　2 主要交流指標(biāo)

　　開環(huán)帶寬：開環(huán)帶寬定義為，將一個恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測得開環(huán)電壓增益從運(yùn)放的直流增益下降3db（或是相當(dāng)于運(yùn)放的直流增益的0.707）所對應(yīng)的信號頻率。這用于很小信號處理。

　　單位增益帶寬GB：單位增益帶寬定義為，運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦小信號輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測得閉環(huán)電壓增益下降 3db（或是相當(dāng)于運(yùn)放輸入信號的0.707）所對應(yīng)的信號頻率。單位增益帶寬是一個很重要的指標(biāo)，對于正弦小信號放大時，單位增益帶寬等于輸入信號頻率與該頻率下的最大增益的乘積，換句話說，就是當(dāng)知道要處理的信號頻率和信號需要的增以后，可以計(jì)算出單位增益帶寬，用以選擇合適的運(yùn)放。這用于小信號處理中運(yùn)放選型。

　　轉(zhuǎn)換速率（也稱為壓擺率）SR：運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率定義為，運(yùn)放接成閉環(huán)條件下，將一個大信號（含階躍信號）輸入到運(yùn)放的輸入端，從運(yùn)放的輸出端測得運(yùn)放的輸出上升速率。由于在轉(zhuǎn)換期間，運(yùn)放的輸入級處于開關(guān)狀態(tài)，所以運(yùn)放的反饋回路不起作用，也就是轉(zhuǎn)換速率與閉環(huán)增益無關(guān)。轉(zhuǎn)換速率對于大信號處理是一個很重要的指標(biāo)，對于一般運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率SR《=10V/Μs，高速運(yùn)放的轉(zhuǎn)換速率SR》10V/Μs。目前的高速運(yùn)放最高轉(zhuǎn)換速率SR達(dá)到 6000V/Μs。這用于大信號處理中運(yùn)放選型。

　　全功率帶寬BW：全功率帶寬定義為，在額定的負(fù)載時，運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下，將一個恒幅正弦大信號輸入到運(yùn)放的輸入端，使運(yùn)放輸出幅度達(dá)到最大（允許一定失真）的信號頻率。這個頻率受到運(yùn)放轉(zhuǎn)換速率的限制。近似地，全功率帶寬=轉(zhuǎn)換速率/2πVop（Vop是運(yùn)放的峰值輸出幅度）。全功率帶寬是一個很重要的指標(biāo)，用于大信號處理中運(yùn)放選型。

　　建立時間：建立時間定義為，在額定的負(fù)載時，運(yùn)放的閉環(huán)增益為1倍條件下，將一個階躍大信號輸入到運(yùn)放的輸入端，使運(yùn)放輸出由0增加到某一給定值的所需要的時間。由于是階躍大信號輸入，輸出信號達(dá)到給定值后會出現(xiàn)一定抖動，這個抖動時間稱為穩(wěn)定時間。穩(wěn)定時間+上升時間=建立時間。對于不同的輸出精度，穩(wěn)定時間有較大差別，精度越高，穩(wěn)定時間越長。建立時間是一個很重要的指標(biāo)，用于大信號處理中運(yùn)放選型。

　　等效輸入噪聲電壓：等效輸入噪聲電壓定義為，屏蔽良好、無信號輸入的的運(yùn)放，在其輸出端產(chǎn)生的任何交流無規(guī)則的干擾電壓。這個噪聲電壓折算到運(yùn)放輸入端時，就稱為運(yùn)放輸入噪聲電壓（有時也用噪聲電流表示）。對于寬帶噪聲，普通運(yùn)放的輸入噪聲電壓有效值約10~20μV。

　　差模輸入阻抗（也稱為輸入阻抗）：差模輸入阻抗定義為，運(yùn)放工作在線性區(qū)時，兩輸入端的電壓變化量與對應(yīng)的輸入端電流變化量的比值。差模輸入阻抗包括輸入電阻和輸入電容，在低頻時僅指輸入電阻。一般產(chǎn)品也僅僅給出輸入電阻。采用雙極型晶體管做輸入級的運(yùn)放的輸入電阻不大于10兆歐；場效應(yīng)管做輸入級的運(yùn)放的輸入電阻一般大于109歐。

　　共模輸入阻抗：共模輸入阻抗定義為，運(yùn)放工作在輸入信號時（即運(yùn)放兩輸入端輸入同一個信號），共模輸入電壓的變化量與對應(yīng)的輸入電流變化量之比。在低頻情況下，它表現(xiàn)為共模電阻。通常，運(yùn)放的共模輸入阻抗比差模輸入阻抗高很多，典型值在108歐以上。

　　輸出阻抗：輸出阻抗定義為，運(yùn)放工作在線性區(qū)時，在運(yùn)放的輸出端加信號電壓，這個電壓變化量與對應(yīng)的電流變化量的比值。在低頻時僅指運(yùn)放的輸出電阻。這個參數(shù)在開環(huán)測試。

　　3． 運(yùn)算放大器的對信號放大的影響和運(yùn)放的選型

　　由于運(yùn)算放大器芯片型號眾多，即使按照上述辦法分類，種類也不少，細(xì)分就更多了，這對于初學(xué)者就難免犯暈。本節(jié)力求通過幾個實(shí)際電路的分析，明確運(yùn)算放大器的對信號放大的影響，最后總結(jié)如何選擇運(yùn)放。

　　CA3140的主要指標(biāo)為：

　　項(xiàng)目 單位 參數(shù)

　　輸入失調(diào)電壓 ΜV 5000

　　輸入失調(diào)電壓溫度漂移 ΜV/℃ 8

　　輸入失調(diào)電流 PA 0.5

　　輸入失調(diào)電流溫度漂移 PA/℃ 0.005

　　這樣可以計(jì)算出，在25℃的溫度下的失調(diào)誤差造成的影響如下：

　　項(xiàng)目 單位 參數(shù)

　　輸入失調(diào)電壓造成的誤差 ΜV 5000

　　輸入失調(diào)電流造成的誤差 ΜV 0.0045

　　合計(jì)本項(xiàng)誤差為 ΜV 5000

　　輸入信號200mV時的相對誤差 % 2.5

　　輸入信號100mV時的相對誤差 % 5

　　輸入信號 25mV時的相對誤差 % 20

　　輸入信號 10mV時的相對誤差 % 50

　　輸入信號 1mV時的相對誤差 % 500

　　初步結(jié)論是：高阻運(yùn)放的輸入失調(diào)電流很小，它造成的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及輸入失調(diào)電壓造成的誤差，可以忽略；而輸入失調(diào)電壓造成的誤差仍然不小，但是可以在工作范圍的中心溫度處通過調(diào)零消除。

　　這樣可以計(jì)算出，0~25℃的溫度漂移造成的影響如下：

　　項(xiàng)目 單位 參數(shù)

　　輸入失調(diào)電壓溫漂造成的誤差 ΜV 200

　　輸入失調(diào)電流溫漂造成的誤差 ΜV 0.001

　　合計(jì)本項(xiàng)誤差為 ΜV 200

　　輸入信號200mV時的相對誤差 % 0.1

　　輸入信號100mV時的相對誤差 % 0.2

　　輸入信號 25mV時的相對誤差 % 0.8

　　輸入信號 10mV時的相對誤差 % 2

　　輸入信號 1mV時的相對誤差 % 20

　　初步結(jié)論是：高阻運(yùn)放的輸入失調(diào)電流溫漂很小，它造成的誤差遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及輸入失調(diào)電壓溫漂造成的誤差，可以忽略；在使用高阻運(yùn)放時，由于失調(diào)電壓溫度系數(shù)較大，造成的影響較大，使得它不適合放大100mV以下直流信號。若以上兩項(xiàng)誤差合計(jì)將更大。