小信号放大应用中运放选择的关注点

1、小信号放大应用中运放选择的关注点在运放选型中，一些常用的指标选择比较简单，例如根据自身供电选择供电电源、根据增益及带宽选择增益带宽积（GBW）、根据精度要求选择等效输入噪声电压/电流、根据空间选择封装等等。但是在一些小信号放大电路中，还有一些比较精细的指标需要仔细分析对比。1. 几种相关指标的定义这里主要说说运放的失调电压、失调电流、偏置电流、输入阻抗以及输入级（定义主要参考ADI技术资料MT-035、MT-037、MT-038等）。1.1. 失调电压：理想状态下，如果运算放大器的两个输入端电压完全相同，输出应为0 V。实际上，还必须在输入端施加小差分电压，强制输出达到0。该电压称为输入失调电

2、压Vos。输入失调电压可以看成是电压源Vos，与运算放大器的反相输入端串联，如图所示。1.2. 偏置电流理想情况下，并无电流进入运算放大器的输入端。而实际操作中，始终存在两个输入偏置电流，即IB+和IB-。1.3. 失调电流“输入失调电流”IOS是IB和IB+之差，即IOS = IB+ IB。1.4. 输入阻抗电压反馈(VFB)运算放大器通常具有差模和共模两种指定的输入阻抗。共模输入阻抗数据手册中的规格参数(Zcm+和Zcm)是从任一输入至地(不是从两者至地)的阻抗。差分输入阻抗(Zdi)是指两个输入之间的阻抗。这些阻抗通常是电阻性的，且阻值较高(105至1012 )，还有一些并联电容(通常为

3、几pF，有时可高达20至25 pF)。大多数运算放大器电路中，反相输入阻抗都通过负反馈降至极低值，起重要作用的只有Zcm+和Zdiff。1.5. 运放输入级双极性晶体管（BJT）输入，输入级使用双极性晶体管，其特性如下：优点缺点失调电压（Vos）低偏置电流（Ib）高失调电压漂移低电流噪声（In）较高偏置电流（Ib）温度稳定性高电压噪声（En）低场效应晶体管（FET）输入，输入级场效应管，其特性如下：优点缺点输入阻抗高失调电压（Vos）高偏置电流（Ib）低失调电压漂移高电流噪声（In）低电压噪声（En）高2. 选型分析当进行小信号放大（电压信号）时，必须根据信号源的幅值和输出阻抗来进行选型。2.

4、1. 失调电压Vos在某些应用中，信号源的幅值很低，例如1mV。而很多运放的失调电压接近大于1mV，例如将1mV信号源输入到-1mv失调电压的运放，放大后的输出信号0V。因此，当信号源幅值很低，必须首先考虑运放的Vos。如果Vos跟被测信号幅度差不多，甚至更大，则放大后的信号幅值会远远偏离预期。虽然这个偏置可以通过调零电路来调，但是Vos较大运放，Vos随温度的漂移也会较大，还是会给测量精度带来很大影响。此时，选择BJT输入级比较合适（Vos相对小）。2.2. 输入阻抗理想运放输入阻抗无穷大，信号源可以完全被放大器放大。但是实际运放的输入阻抗是个有限值。对于电压反馈型运入，输入阻抗主要由输入级

5、的决定，一般BJT输入级的运放。的共模输入阻抗会大于40M。差模输入阻抗大于200G。对于JFET和CMOS输入级的运放，输入阻抗要大的多。如果信号源的阻抗较大，例如1M，运放输入阻抗是40M，那么由于分压作用，实际输入到运放的信号幅度降低约2.5%。因此，当信号源输出阻抗较大，选择FET输入级运放效果会更好；如果信号源输出阻抗较小，那么选BJT或者FET输入级都没问题。2.3. Ib、Ios当信号源输出阻抗较大，会存在较大的热噪声，偏置电流流经信号源的输出阻抗会产生电压噪声。所以当信号源输出阻抗较大，选择FET输入级比较合适。2.4. 确立主要矛盾在实际的设计中，某些时候不同的项目适合的运放会产生冲