小信号处理电路设计随想2

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10、运放的其他增益指标

开环带宽：开环带宽定义为，将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db（或是相当于运放的直流增益的0.707）所对应的信号频率。这用于很小信号处理。注意：是在开环条件下。  

转换速率SR：运放转换速率定义为，运放接成闭环条件下，将一个大信号（含阶跃信号）输入到运放的输入端，从运放的输出端 测得运放的输出上升速率。由于在转换期间，运放的输入级处于开关状态，所以运放的反馈回路不起作用，也就是转换速率与闭环增益无关。转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标，对于一般运放转换速率SR<=10V/μs，高速运放的转换速率SR>10V/μs。目前的高速运放最高转换速率SR 达到6000V/μs。这用于大信号处理中运放选型。

全功率带宽BW：全功率带宽定义为，在额定的负载时，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端，使运放输出幅 度达到最大（允许一定失真）的信号频率。这个频率受到运放转换速率的限制。近似地，全功率带宽=转换速率/2πVop（Vop是运放的峰值输出幅度）。全 功率带宽是一个很重要的指标，用于大信号处理中运放选型。

建立时间：建立时间定义为，在额定的负载时，运放的闭环增益为1倍条件下，将一个阶跃大信号输入到运放的输入端，使运放输出由0增加到某一 给定值的所需要的时间。 由于是阶跃大信号输入， 输出信号达到给定值后会出现一定抖动，这个抖动时间称为稳定时间。稳定时间+上升时间=建立时间。对于不同 的输出精度，稳定时间有较大差别，精度越高，稳定时间越长。建立时间是一个很重要的指标，用于大信号处理中运放选型。

等效输入噪声电压：等效输入噪声电压定义为， 屏蔽良好、无信号输入的的运放，在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压。 这个噪声电压折算到运放输入端时，就称为运放输入噪声电压（有时也用噪声电流表示）。对于宽带噪声，普通运放的输入噪声电压有效值约10~20μV。

差模输入阻抗：差模输入阻抗定义为，运放工作在线性区时，两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值。差模输 入阻抗包括输入电阻和输入电容，在低频时仅指输入电阻。一般产品也仅仅给出输入电阻。采用双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧；场效应管 做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧。

共模输入阻抗：共模输入阻抗定义为，运放工作在输入信号时（即运放两输入端输入同一个信号），共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比。在低频情况下，它表现为共模电阻。通常，运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多，典型值在108欧以上。

11、运放的性能指标

输入失调电压VIO：输入电压为零时，将输出电压除以电压增益，再加上负号，即为折算到输入端的失调电压。亦即使输出电压为零时在输入端所加的补偿电压。VIO是表征运放内 部电路对称性或者反映了输入级差分对管的失配程度，一般Vos约为（1～10）mV，高质量运放Vos在1mV以下。

输入失调电压温漂 ：在规定工作温度范围内，输入失调电压随温度的变化量与温度变化量之比值。 该参数是指Vos在规定工作范围内的温度系数，是衡量运放温度影响的重要指标。一般情况下约为（10～30）uV/摄氏度，高质量的可 做<0.5uV/C(摄氏度)。

输入失调电流：在零输入时，差分输入级的差分对管基极电流之差，II0＝|IB1－IB2|。用于表征差分级输入电流不对称的程度。通常，Ios为（0.5～5）nA，高质量的可低于1nA。

输入失调电流温漂 ：在规定工作温度范围内，输入失调电流随温度的变化量与温度变化量之比值。 它是指II0在规定工作范围内的温度系数，也是衡量运放受温度影响的重要指标，通常约为（1～50）nA/C，高质量的约为几个pA/C。

输入偏置电流：运放两个输入端偏置电流的平均值，确切地说是运算放大器工作在线性区时流入输入端的平均电流。用于衡量差分放大对管输入电流的大小。

最大差模输入电压：运放两输入端能承受的最大差模输入电压， 超过此电压时,差分管将出现反向击穿现象。平面工艺制成的NPN管，其值在5V左右，横向 PNP管的Vidmax可达＋30V以上。  

最大共模输入电压：在保证运放正常工作条件下，共模输入电压的允许范围。共模电压超过此值时，输入差分对管出现饱和，放大器失去共模抑制能力。

12、什么样的信号称的上是大信号？

在运放的参数概念中，我们看到针对大信号，不仅要关注阻抗匹配，带宽，还需要考虑建立时间等参数。那么以什么为界来区分大小信号呢？当输出信号幅度很小在 0.1Vp-p 以下时，主要考虑增益带宽积的影响。当信号很大时一般在V以上时主要考虑压摆率的因素。

13、运放选型补充？

BWG的概念：运放的闭环增益为 1倍条件下，将一 个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端，从运放的输出端测得闭环电压增益下降 3db（或是相当于运放输入信号的0.707）所对应的信号频率。单位增益带宽 是一个很重要的指标，对于正弦小信号放大时，单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积， 换句话说， 就是当知道要处理的信号频率和信号需要 的增益后，可以计算出单位增益带宽，用以选择合适的运放。这用于小信号处理中运放选型。

3DB的概念：输出为运放输入信号的0.707，也就是输出信号的功率降为输入信号的一半，在模拟电路领域，运放在3DB下的带宽用来衡量运放的性能。

运放处理交流信号的能力：通常用单位增益带宽积来加以衡量。

运放的选型：假如输入信号为50KHZ，需要放大到10倍。那么50KHZ*10=500K=0.5MHZ ，理论上 单位增益带宽积为500KHZ的都可以，但实际需要考虑最优特性，一般放大倍数应选取为单位增益的最大放大倍数的0.6倍以下，此处将0.6参数因子命名为理想因子（实际中无此参数）以此来保证器件的最优特性。因此0.5/0.6约等于1MHZ，所选器件至少达到1MHZ的 单位增益带宽积，实际中，为了考虑頻响特性，选取的运放的单位增益带宽积一般应稍大于所计算的值。

噪声特性、失调电压等对器件选型的影响：根据实际中产品的信噪比要求，选定具有合适品质因子的运放，且需要保证上文中的要求。

14、总结

    综上所述，前置电路应主要考虑阻抗匹配，中间级应主要考虑放大倍数与带宽积的关系，大信号的后级应主要考虑压摆率。此外还应根据信噪比要求、运用的场合来选取具有合适噪声特性、温票特性的放大器。

admin

精华帖！！！！！！！！！！！

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给力！当年在学校也学了很多，现在基本上没有了！！

silentsnow

不错，谢谢。
关于50KHz的信号，选择1MHz的OpAmp，要求会不会有点高？
我的理解是OpAmp的Unity Gain Bandwidth要是信号频率的5倍以上。就是说，要超过250KHz。
当然，越大越好，1MHz相对于50Hz，感觉20倍的关系有点高。

还是这个电路针对音频信号？

易阳

silentsnow 发表于 2015-6-17 23:40
不错，谢谢。
关于50KHz的信号，选择1MHz的OpAmp，要求会不会有点高？
我的理解是OpAmp的Unity Gain Band ...

@1101210038  

1101210038

silentsnow 发表于 2015-6-17 23:40
不错，谢谢。
关于50KHz的信号，选择1MHz的OpAmp，要求会不会有点高？
我的理解是OpAmp的Unity Gain Band ...

50KHz  要能够放大10倍，理论上需要500K的运放带宽，但是实际上   没有理想的运放。 你可以选700K上的  。我留的余量大些，这样响应特性能好点。  

silentsnow

1101210038 发表于 2015-6-18 18:26
50KHz  要能够放大10倍，理论上需要500K的运放带宽，但是实际上   没有理想的运放。 你可以选700K上的   ...

谢谢。