(免费)运放之问

1 什么是什么是开环电压增益开环电压增益 开环电压增益是指当放大器输入输出开路时既开环 放大器输出端的电压变化与输入端的电压变化之比 2 什么是什么是共模抑制比共模抑制比 共模抑制比是指放大器对差分电压信号放大倍数与共模电压信号放大倍数之比 单位为分贝 dB 3 什么是输入电流噪声什么是输入电流噪声 in 输入电流噪声 Input Current Noise in 是和无噪声放大器的输入并联应用的等效电流噪声 4 电压反馈放大器和电流反馈放大器之间有什么区别 电压反馈放大器和电流反馈放大器之间有什么区别 两种运放的内部电路是不同的 所以对于一个已给的配置 两种类型运放是没有必要去互换的 电压反馈的运放受制 于内部设计 只有非常低的输入偏流 但内部没 有限 制差分输入电压 仅仅当外部的反馈需要时才会做出限制 相反 对于电流反馈放大器 其差分输入电压受制于内部设计 但并没有限制它的输入偏流为低 所 以仅仅当外部反馈需要 时才会限制 尽管 大多数高校仍没有授关于电流反馈放大器的基础知识 但使用电流反馈放大器有许多优点 尤其 在高速的应用中 请看下面的应用笔记 OA 30 电流电压反馈放大器的比较 07 pdf OA 07 电流反馈放大器应用电路指导 OA 13 电流闭环反馈增益分析 和性能提高 OA 15 在运用宽带电流反馈放大器时 频繁失真 OA 20 电流反馈误判断 放大器 WEBENCH 支持电流模式和电压模式的放大器类型 5 开环和闭环之间有什么差别 开环和闭环之间有什么差别 开环增益 实际上是没有反馈的运放的 内部 增益 通常取 1 000 到 10 000 000 之间的任意值 请看数据手册中的 开环增益 图 闭环增益 是整个电路的增益 带有由用户选择适当的反馈电阻值选择的反馈 比如 增益为 10 或 增 益为 2 6 什么是输出电流 什么是输出电流 输出电流是指运放的输出端得到的驱动负载的电流 它通常是一个功能 输入过驱动 输出电压和电源的相关性 温 度 源极和漏极的特性会有所不同 7 我选择了轨对轨 我选择了轨对轨 Rail to Rail 输入 输入 输出 输出 Input Output 放大器 但是输出并不是一直是负轨 或一直是正轨 放大器 但是输出并不是一直是负轨 或一直是正轨 我做错了什么吗 我做错了什么吗 单词 轨对轨 Rail to Rail 是易令人误解的 完全正确的应该是 几乎是轨对轨 或 非常接近轨对轨 大多数 R R 放 大器任一电源轨上的输出电压为从 20 到 200mv 几乎从未有过对轨的 当需要更多的负载电流时 输出要更远离电源 电压轨 大多数放大器通过 100k 或更大的负载提供最大输出电压摆动 在产品数据手册中电气特性表和特性曲线上 指定的输出电压波动都是期望值 此外 当通过 放大器 WEBENCH 创建一个设计时 用户可以要求 轨对轨 输出放大器的性能 在选择表中列出的运放将能满足设计输出摆 动的要求 被选择的参考表中 轨对轨 输出器件出现的频率最高 21 什么是比较器的输出高电压什么是比较器的输出高电压 VOH 输出高电压 Output High Voltage 是指比较器高的直流输出电压 产生高的需要的输出电流 这个规格通常与比较器 的图腾柱或推挽输出相关 22 什么是输出源电流什么是输出源电流 ISC 输出电源电流 ISC 是指由比较器推挽式输出状态产生的最大的输出正电流 23 放大器放大器的输出电流和短路电流两者之间有什么区别 的输出电流和短路电流两者之间有什么区别 短路 电流是指如果输出直接接到电源线上 器件产生的电流 这个表明输出级电流的限制 具体取决于器件的设计 然而 短路电流并不代表输出级驱 动能力的真实输出 由于输出级的阻抗特性 最大的输出电流由输出电压在负载 下的摆动来决定 负载越轻 输出的摆动越大 负载越重 输出的摆动越小 如果运放能够安全的驱动负载达到期望 的电平 那么 输出和负载 或 Vout 和 Iout 的关系图在器件的用户手册中应该被讨论确定 不要忘了计算反馈电阻负 载 当在高速和微功率电路中 反馈电阻的作用就很明显了 24 什么是什么是总谐波失真总谐波失真 THD 当一个纯正弦信号作为 Vin w Vp sin wt 给运放输入时 输出将有谐波失真 Vout w a1 Vp sin wt a2 Vp sin wt an Vp sin nwt THD 表达式是 THD sqrt a2xa2 a3xa3 anxan a1 x 100 25 什么是共模输入电阻 什么是共模输入电阻 共模输入电阻是指共模输入电压的变化量和反相端或同相端输入电流变化量的比值 26 我怎么保护放大器输入 使其不高于或低于电源电压 我怎么保护放大器输入 使其不高于或低于电源电压 你必须做的是要么对器件的输入箝位 要么限制器件的输入电流 或者理想情况下 两者均做 最简单的方法就是选 择一个限流电阻来限制这个电流 选择 的依据是 在最大的输入电压下电路输入产生的电流要小于该输入引脚的最大 电流额定值 通常情况下 在这个输入引脚上串联一个 1K 到 100K 的电阻就可以 了 反相配置通常这样串联电阻 效果相当好 然而 由于信号通常直接接到非反相的输入引脚上 所以非反相放大器可能需要在这个引脚上接一个保 护电阻 因为低阻抗电路不能包含一个大的电阻和一对接在负 电源 输入和正电源之间的箝位二极管 所以通过接一 个小的串联电阻来保护这个器件 对于高阻抗电路 可以采用一个大的电阻器和 或低漏电流二极管 27 单电源放大器单电源放大器和双电源放大器之间有什么区别 和双电源放大器之间有什么区别 一般情况下 单电源放大器 意思是放大器有一个共模输入范围 指的是 V Gnd 然而 既然放大器没有 地 GND 的引脚 工作在单电源相对于工作在双电源或不连续电源下 放大器在实际电路 布局布线 本身的特性方面并没有 区别 要在运算放大器数据手册中经仔细检查才可能发 现唯一的不同之处 当运算放大器被指定为双电源供电时 通 常输出负载的参考是相对于地的 GND 而单电源供电的运算放大器 通常输出负载的参考是单电 源的中点电压 虽然运算放大器被指定为单电源供电时运算放大器通常操作在更低的电压 但这不是一项必要条件 因此 不管运算 放大器由一个单 5V 电源和地 GND 供电 或从 2 5 和 2 5V 供电 对运算放大器来说 这些没有任何不同 所有运 算放大器都关心那 些相关的电压 各个电源的相对电压 相对输入和输出的电压 运算放大器 WEBENCH 电路开发既采用单电源供电 如 5v 或 3 3 v 也可采用双电源供电 如 5v 3 3 v 12 v 也可选择定制电源供电 28 什么是输出低电压什么是输出低电压 VOL 输出低电压 Output Low Voltage 指的是低直流 DC 输出电压 输出驱动是低电压形成灌电流 这个规格通常与比 较器的图腾柱或推挽输出有关 29 我正在使用一个我正在使用一个 CMOS 运算放大器作为输出驱动器 虽然电路工作良好 但是我注意到 如果我用一个长 运算放大器作为输出驱动器 虽然电路工作良好 但是我注意到 如果我用一个长 1 米 米 的屏蔽电缆 没有输入信号时运算放大器的振荡为的屏蔽电缆 没有输入信号时运算放大器的振荡为 1MHz 左右 如果我缩短电缆至左右 如果我缩短电缆至 10 厘米 振荡平稳 这是什么原因厘米 振荡平稳 这是什么原因 造成的呢 造成的呢 有些运算放大器不适合直接驱动容性负载 比如长的屏蔽电缆 这就是一个容性负载 同轴电缆每米约有 60 100pF 电容 你可以尝试在运算放大器输出和电缆之间接 50 至 500 欧姆的电阻 CMOS 运算放大器的数据手册中有一节就 是关于如何对容性负载进行补偿的 30 为什么有些放大器带容性负载时振荡 为什么有些放大器带容性负载时振荡 运算放大器的输出阻抗和容性负载的电容可能形成一个阻容振荡 输出阻抗和容性负载在输出级形成一个 R C 振荡 从而在反馈信号中就引起了附加的相位滞后 CMOS 放大器有一个较高的输出阻抗这将会导致电极接近或低于 该运算 放大器的单位增益频率 电极的附加相位滞后会削弱运算放大器的相位裕度 放大器的总相位滞后引起单位增益频率 的相角增加超过 180 度 在振荡器里这个结果会导致在单位增益中总的 反馈相移超过 180 度 CMOS 放大器的输出 阻抗在 100 和 500 之间 引起的极点频率相对较低 同理 高速双极性运算放大器的输出阻抗在 1 到 100 的范 围 造成的极点频率与 CMOS 运算放大器相比要高的多 从而使极点远离器件的单位增益频率 CMOS 放大器对容性负 载的驱动 可以通过在输出端放置输出电阻和外接 正反馈 电容器得到改善 CMOS 运算放大器的数据手册中有一节 就是关于如何进行容性负载补偿的 31 什么是谐波失真 什么是谐波失真 谐波失真 Harmonic Distortion 是由于信号线路的非线性在放大器输出端产生的无用的杂散的信号 输入是正弦信 号时 这些杂散的信号将以输入频率的整数倍出现 例如 二次谐波 三次谐波 32 什么是什么是输出漏电流输出漏电流 ILEAKAGE 输出漏电流 ILEAKAGE 是电流进入比较器的输出端 输出驱动为高 它常出现在集电极开路和漏极开路的输 出端 33 什么是什么是电源抑制比电源抑制比 PSRR 电源抑制比 Power Supply Rejection Ratio 输入失调电压的变化量和电源电压的变化量之比 PSRR dB 20log 10 DVOS DVS 34 什么是线性相位偏差 什么是线性相位偏差 线性相位偏差 Linear Phase Deviation 在某一特定频段里 用来衡量运算放大器的闭环相位响应如何接近并跟随 相位变化和频率的线性关系 35 什么是什么是 3 db 带宽 或小信号带宽 带宽 或小信号带宽 SSBW 3 db 带宽 或小信号带宽 SSBW 是指在闭环放大器的小信号的输出幅度的值随频率降低到 3 分贝时的频率 36 共模电压的范围共模电压的范围 Vcm 是什么 是什么 在输入端电压范围的典型值 决定了该放大器的性能 37 放大器指定的电源范围是什么 放大器指定的电源范围是什么 指定的电源范围是说明运算放大器工作时要求的电源电压 38 什么是输出吸收电流 什么是输出吸收电流 ISC 输出吸收电流 ISC 是指比较器的最高输出负电流 39 什么是输出电压摆动 什么是输出电压摆动 Vo 输出电压摆动 Output Voltage Swing 是指在特定负载和电源电压下输出电压的最大峰峰值摆动 40 双极性 双极性 LMxxxx 运算放大器的 运算放大器的 SPICE 模型工作的很好 而模型工作的很好 而 CMOS 型 型 LMCxxxx 运算放大器的 运算放大器的 SPICE 模模 型不能运行 是不是需要设置型不能运行 是不是需要设置 SPICE 的选项 的选项 为了给模型输入适当的偏置电流 CMOS 运算放大器 SPICE 模型需要把默认 GMIN 选项设置为最大的 SPICE 封装值 有关这个 这里有个评论 op amp SPICE models web page 也有几个模型文件 设定选项 GMIN 1E16 给模型超低输入偏置电流 并且提高收敛 在 运放 WEBENCH 仿真环境中 这个选项给出了正确的设置 41 什么是什么是电流反馈电流反馈 电流反馈 Current Feedback 是一种用于电流反馈放大器的技术 它的输出信号反应的是电流输入到反相输入端的 值 跨阻增益功能 在某些方面 与传统的电压反馈相比 这种拓扑结构具有操作的优势 请看应用笔记 OA 30 电流反馈放大器和电压反馈放大器的比较 42 什么是什么是闭环缓冲器闭环缓冲器 闭环缓冲器 Closed Loop Buffer 就是一个高输入阻抗和低输出阻抗 并具有固定增益 1 的放大器 它的典型应用 是用于隔离 增加输出驱动 容性负载驱动等 不需要去设置增益电阻 43 我的放大器设计在单我的放大器设计在单 5v 电源可以正常工作 但是如果我试图把电源可以正常工作 但是如果我试图把 4V 电压给输入端 输出将不会超出电压给输入端 输出将不会超出 3 6V 这有什 这有什 么不对呢 么不对呢 在器件的数据手册中 查找规格标定的输入电压范围或输入共模电压范围 这个规格有放大器能够工作的接近上限或 下限工作电压 大多数放大器当输入和电源轨电 压只差 1 到 2V 时便不能工作 有些运算放大器只能工作在负电源轨 而不能工作在正电源轨 如果你需要输入非常接近 20mv 至 200mv 以内 电压轨 选择一个轨对轨 Rail to Rail 输 入放大器 或一个允许输入达到电源轨的放大器 如果输出也必须非常接近正的电源轨 选择一个轨对轨输入 输出 RRIO 放 大器 你可以使用 WEBENCH 去识别并选择 能够满足你的输入输出电压范围要求的运算放大器 44 什么是闭环增益 什么是闭环增益 闭环增益是指经反馈的输出电压的变化量与反馈和输入网络增加后的输入电压变化量的比值 一般情况下 使用一个 外部电阻设置这个参数 45 CMR 是什么的宿写 它是什么意思 是什么的宿写 它是什么意思 CMR 是 Common Mode Range 共模范围 的宿写 共模范围也被称为输入电压范围 是用来衡量运算放大器的 输入引脚能够接受的输入电压范围 该规格通常是相对电源幅值的 以 LM741 为例 内部的电源轨比 电源电压至少 低 3V 才能确保接受输入电压 因此 对于一个 15v 和 15v 供电的双电源运放 它的输入引脚接受的电压是 12v 到 12v 这是在这种情况下的共模范围 46 GBW 单位增益带宽 增益带宽积和 单位增益带宽 增益带宽积和 3 分贝频率 它们之间有什么区别 分贝频率 它们之间有什么区别 许多运算放大器 频率在稳定时开环增益下降率是 20db decade 在这个下降阶段的任何一点 增益和频率的积是个 常数 这个常数称为增益 带宽积或 GBW 如果运算放大器单位增益运行已经稳定 那么单位增益带宽 或开环增益 是 1 增益 1 时的频率通常和增益带宽的积相等 这里给出了当增益跨 过 0 分贝时频率的 开环增益和相位 图 有些 运算放大器没有稳定 GBW 特别是那些没有稳定工作在单位增益的器件 GBW 不等于 通常高于 单位增益带宽 3 分贝频率是衡量运算放大器工作在闭环时的带宽 3 分贝频率点 是整体的闭环系统的增益下降 3 分贝时的频率 闭环应用的单位增益频率 可以使用 BW GBW Av 计算 应用的 3 分贝频率和单位增益带宽都取决于反馈增 益设置 输出摆动 负载及电路布局 47 什么是输出阻抗什么是输出阻抗 Zo 输出阻抗 Output Impedance 典型的理解是零输出阻抗的理想运算放大器串联输出阻抗 Zout 在交流 AC 的情况 下测量出的近似的运算放大器的输出阻抗 48 什么是瞬间响应 什么是瞬间响应 瞬间响应 Transient Response 在小信号的条件下放大器闭环系统的阶跃函数响应 通常小信号是指小于 100mV 49 什么是压摆率 什么是压摆率 SR 压摆率 Slew Rate 当给一个跳变或方波输入时 放大器输出从一个电平跳到另一个电平的变化量 典型的值是根据 总输出电压从 10 变化到 90 测量出来的值的平均率 50 什么是响应时间 什么是响应时间 tr 响应时间 Response Time 当输入的阶跃函数使输出从初值到逻辑阈值电压时的时间间隔 51 为什么运算放大器应用的示意图很少涉及与电源的连接 为什么运算放大器应用的示意图很少涉及与电源的连接 为了简化应用的示意图 电源线的连接往往省略 这有历史的原因 当运算放大器最初使用的时候 为了体现它固有 的特性 主要是使应用的示意图看起来 不过于复杂 连接电源线到所有的运算放大器是很繁琐的 尤其是每片中有多 个 双或四 放大器 在这种情况下 仅仅需每片连接一个电源线 在片的内部这个电 源和所有运放的电源接在一起 即使在应用的示意图中没有画出电源的连线 在运放实际工作的时候 电源必须连接到放大器上 选取合适的电源电 压 请参考器件的数据手册 当在设计的电路中 使用 放大器 WEBENCH 选择合适的电源电压满足设计需要 52 什么是单位增益频率 什么是单位增益频率 单位增益频率 Unity Gain Frequency 电压反馈运算放大器的增益为 1 0 分贝 时的频率 对于一个理想的运算 放大器 和它的增益带宽积相等 53 什么是放大器的截点 什么是放大器的截点 截点 Intercept Point 是基频的输出功率 在指定的失真项 第 2 阶 第 3 阶 或三阶互调 等于该基频功率值 54 什么是输入偏移电流什么是输入偏移电流 Ios 输入偏移电流 Input Offset Current 两个输入端之间的电流差 55 当认为运算放大器具有理想的交流特性时 当认为运算放大器具有理想的交流特性时 Bode 图 增益图 增益 频率响应 是单极系统 什么是增益下滑率 单位是频率响应 是单极系统 什么是增益下滑率 单位是 dB decade 在一个单极系统中 增益以 20dB decade 下滑 或跌幅 即 6dB octave 这对任何一个单极响应 即 一个简单的 RC 滤波器或一 个理想的运算放大器 都是事实 但是 由于运算放大器有更多的高频率极点 当频率接近运算放大 器单位增益频率时 相移将开始增加 56 什么是电压过驱动 什么是电压过驱动 电压过驱动 Voltage overdrive 或过驱动电压 是一定量的输入阶越电压超过能改变比较器输出状态的从一个逻 辑电平到相反的逻辑电平变化所需要的最小驱动输入电压 57 什么是微分相位和微分增益呢 什么是微分相位和微分增益呢 微分增益 Differential Gain 和 微分相位 Differential Phase DG DP 是视频测量 是在广播领域一个标准的 测量 这些关于视频信号有阶梯视频波形时 表示增益的变化量或相位的变化量和 Vout 的关系 的测量其幅度和相 位都是变化的 标准测试信号使用的是 带有稳定的 色度副载波的六步单色视频测试模式 NTSC 3 579MHz PAL 4 2MHz 由此产生的视频波形类似于一个在颜色副载波顶端的叠加了 fuzz 的阶梯六步斜面 0 至 100 亮度 微分阶段 测试仪器建立带色同步的参考信号的锁相 然后与叠加了阶梯 步 的副载波的相位比较 并为每一 步 显示 相位误差