tag 标签: 运放

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    2020-4-11 13:14
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    非同类可代替器件2
    上回书说道,用JFET代替电阻配合稳压管来工作。这次说一说在什么场合下,用什么器件来代替电容。一说电容,应该是最常见的器件,同时也是损坏率最高的器件,没有之一。 大家都经历过电容突然炸裂带来的刺激,我也是一样,每次上电做实验都反复检查就怕过压引起电容一阵青烟。以前做实验雷击浪涌发生器的专用电容发生爆炸,吓得我现在心里都有阴影。特别是像本安电路那种,可以说对电容是恨之入骨,能小则小。那有没有能代替电容的东西呢,别说还真有,当然是在一些特别的电路里。 直流偏置在放大电路里是不受欢迎的,很讨厌但还一直存在。在交流信号里,自然可以通过前端增加电容来滤除直流分量。下面电路里就是一个简单同相放大器,输入阻抗100K,放大倍数20dB,带宽0.001Hz到100KHz。输入信号为20mV直流偏置的方波信号,1Hz,50%占空比,Vpp=20mV。为什么这么设计,就是为了方便观察。 从示波器的图中可以看到,输入1Hz的时候,蓝色的输出波形没有失真。但是输入的C1为1000uF,这有点太可怕了,先不说这1000uF的体积多大,光是电容额偏差也有个20%以上。而且铝电容对温度敏感,ESR就够喝一壶的。如果做为防爆环境的本安电路,检验部门直接就不让过,想都不要想。那谁能代替C1呢? 运放超级伺服电路(有兴趣的同仁可以参考《测量电子电路设计——模拟篇》——大师之作),大伙会说你这不就是照搬后仿真一下吗?此言差矣,我只是电路的搬运工,再说我也改了,也做对比,有点无耻了。不管怎么样,请看下图 图中把C1的1000uF电容去掉了,换成了U1B和其他电阻电容组成的积分电路,该电路的作用就是去电直流分量。从图中可以看到,波形依然没有变化,带宽也是一直,只是稍微宽一些。电容的总量也有1000uF变为2个100uF,少了800uF,而且体积变小了不少,可也以换成性能特好的钽电容,也不怕不怕热了。检测部门的大老爷们看了电路也微微点头,没有大电容的烦恼。 原理书里都说差不多了,电容隔直很简单,也很好理解。积分器可以简单说一下,交流信号经过积分后就为0了,所以输入信号经过积分电路及保留输入信号里的直流分量,再反馈到原运放的负端,形成负反馈,自然可以去掉直流分量,输出交流信号了。 虽然用积分电路代替电容,看似很麻烦,但是好处是实实在在的。毕竟仿真看来差距不大,但是要做实际电路,1000uF的电容和普通运放比起来,麻烦那可是大大的。特别是防爆环境的本安电路,不信你去问检测主检,不踢死你别来找我。 多说一句,美国人写的电子电路的书,都是一堆数学公式,神乎其神的感觉,抓不到摸不到。日本人写的电子电路的书,都是各种实际电路的图,有图有真相。完全是两种极端,但有相互补充。工程实践和理论学习同样重要,就像内功和招式缺一不可。以后会多些写理论和数学方面的文章,毕竟是本专业也不能忘了本啊。
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    2020-3-14 21:45
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    源地址:https://www.cnblogs.com/huanzxj/p/5667633.html 与分立器件相比,现代集成运算 放大器 (op amp)和仪表 放大器 (in-amp)为设计工程师带来了许多好处。虽然提供了许多巧妙、有用并且吸引人的电路。往往都是这样,由于仓促地组装电路而会忽视了一些非常基本的问题,从而导致电路不能实现预期功能 - 或者可能根本不工作。本文将讨论一些最常见的应用问题,并给出实用的解决方案。   AC耦合时缺少DC偏置电流回路   最常遇到的一个应用问题是在交流(AC)耦合运算 放大器 或仪表 放大器 电路中没有提供偏置电流的直流(DC)回路。在图1中,一只电容器与运算 放大器 的同相输入端串联以实现AC耦合,这是一种隔离输入电压(VIN)的DC分量的简单方法。这在高增益应用中尤其有用,在那些应用中哪怕运算 放大器 输入端很小的直流电压都会限制动态范围,甚至导致输出饱和。然而,在高阻抗输入端加电容耦合,而不为同相输入端的电流提供DC通路,会出现问题。      图1.错误的运算 放大器 AC耦合输入   实际上,输入偏置电流会流入耦合的电容器,并为它充电,直到超过 放大器 输入电路的共模电压的额定值或使输出达到极限。根据输入偏置电流的极性,电容器会充电到电源的正电压或负电压。 放大器 的闭环DC增益放大偏置电压。   这个过程可能会需要很长时间。例如,一只场效应管(FET)输入 放大器 ,当1 pA的偏置电流与一个0.1μF电容器耦合时,其充电速率I/C为10–12/10–7=10 μV/s,或每分钟600μV。如果增益为100,那么输出漂移为每分钟0.06 V。因此,一般实验室测试(使用AC耦合示波器)无法检测到这个问题,而电路在数小时之后才会出现问题。显然,完全避免这个问题非常重要。      图2.正确的双电源供电运算 放大器 AC耦合输入方法   图2示出了对这常见问题的一种简单的解决方案。这里,在运算 放大器 输入端和地之间接一只电阻器,为输入偏置电流提供一个对地回路。为了使输入偏置电流造成的失调电压最小,当使用双极性运算 放大器 时,应该使其两个输入端的偏置电流相等,所以通常应将R1的电阻值设置成等于R2和R3的并联阻值。   然而,应该注意的是,该电阻器R1总会在电路中引入一些噪声,因此要在电路输入阻抗、输入耦合电容器的尺寸和电阻器引起的Johnson噪声之间进行折衷。典型的电阻器阻值一般在100,000Ω ~1 MΩ之间。   类似的问题也会出现在仪表 放大器 电路中。图3示出了使用两只电容器进行AC耦合的仪表 放大器 电路,没有提供输入偏置电流的返回路径。这个问题在使用双电源(图3a)和单电源(图3b)供电的仪表 放大器 电路中很常见。      图3.不工作的AC耦合仪表 放大器 实例   这类问题也会出现在变压器耦合 放大器 电路中,如图4所示,如果变压器次级电路中没有提供DC对地回路,该问题就会出现。      图4.不工作的变压器耦合仪表 放大器 电路   图5和图6示出了这些电路的简单解决方案。这里,在每一个输入端和地之间都接一个高阻值的电阻器(RA,BR)。这是一种适合双电源仪表 放大器 电路的简单而实用的解决方案。      图5.每个输入端与地之间都接一个高阻值的电阻器以提供必需的偏置电流回路。   a.双电源. b.单电源.   这两只电阻器为输入偏置电流提供了一个放电回路。在图5所示的双电源例子中,两个输入端的参考端都接地。在图5b所示的单电源例子中,两个输入端的参考端或者接地(VCM接地)或者接一个偏置电压,通常为最大输入电压的一半。   同样的原则也可以应用到变压器耦合输入电路(见图6),除非变压器的次级有中间抽头,它可以接地或接VCM。   在该电路中,由于两只输入电阻器之间的失配和(或)两端输入偏置电流的失配会产生一个小的失调电压误差。为了使失调误差最小,在仪表 放大器 的两个输入端之间可以再接一只电阻器(即桥接在两只电阻器之间),其阻值大约为前两只电阻器的1/10(但与差分源阻抗相比仍然很大)。      图6.正确的仪表 放大器 变压器输入耦合方法   为仪表 放大器 、运算 放大器 和ADC提供参考电压   图7示出一个仪表 放大器 驱动一个单端输入的模数转换器(ADC)的单电源电路。该 放大器 的参考电压提供一个对应零差分输入时的偏置电压,而ADC的参考电压则提供比例因子。在仪表 放大器 的输出端和ADC的输入端之间通常接一个简单的RC低通抗混叠滤波器以减少带外噪声。设计工程师通常总想采用简单的方法,例如电阻分压器,为仪表 放大器 和ADC提供参考电压。因此在使用某些仪表 放大器 时,会产生误差。      图7.仪表 放大器 驱动ADC的典型单电源电路   正确地提供仪表 放大器 的参考电压   一般假设仪表 放大器 的参考输入端为高阻抗,因为它是一个输入端。所以使设计工程师一般总想在仪表 放大器 的参考端引脚接入一个高阻抗源,例如一只电阻分压器。这在某些类型仪表 放大器 的使用中会产生严重误差(见图8)。      图8.错误地使用一个简单的电阻分压器直接驱动3运放仪表 放大器 的参考电压引脚   例如,流行的仪表 放大器 设计配置使用上图所示的三运放结构。其信号总增益为      参考电压输入端的增益为1(如果从低阻抗电压源输入)。但是,在上图所示的电路中,仪表 放大器 的参考输入端引脚直接与一个简单的分压器相连。这会改变减法器电路的对称性和分压器的分压比。这还会降低仪表 放大器 的共模抑制比及其增益精度。然而,如果接入R4,那么该电阻的等效电阻会变小,减小的电阻值等于从分压器的两个并联支路看过去的阻值(50 kΩ),该电路表现为一个大小为电源电压一半的低阻抗电压源被加在原值R4上,减法器电路的精度保持不变。   如果仪表 放大器 采用封闭的单封装形式(一个IC),则不能使用这种方法。此外,还要考虑分压电阻器的温度系数应该与R4和减法器中的电阻器保持一致。最终,参考电压将不可调。另一方面,如果尝试减小分压电阻器的阻值使增加的电阻大小可忽略,这样会增大电源电流的消耗和电路的功耗。在任何情况下,这种笨拙的方法都不是好的设计方案。   图9示出了一个更好的解决方案,在分压器和仪表 放大器 参考电压输入端之间加一个低功耗运算 放大器 缓冲器。这会消除阻抗匹配和温度系数匹配的问题,而且很容易对参考电压进行调节。      图9.利用低输出阻抗运算 放大器 驱动仪表 放大器 的参考电压输入端   当从电源电压利用分压器为 放大器 提供参考电压时应保证PSR性能   一个经常忽视的问题是电源电压VS的任何噪声、瞬变或漂移都会通过参考输入按照分压比经过衰减后直接加在输出端。实际的解决方案包括旁路滤波以及甚至使用精密参考电压IC产生的参考电压,例如ADR121,代替VS分压。   当设计带有仪表 放大器 和运算 放大器 的电路时,这方面的考虑很重要。电源电压抑制技术用来隔离 放大器 免受其电源电压中的交流声、噪声和任何瞬态电压变化的影响。这是非常重要的,因为许多实际电路都包含、连接着或存在于只能提供非理想的电源电压的环境之中。另外电力线中的交流信号会反馈到电路中被放大,而且在适当的条件下会引起寄生振荡。   现代的运算 放大器 和仪表 放大器 都提供频率相当低的电源电压抑制(PSR)能力作为其设计的一部分。这在大多数工程师看来是理所当然的。许多现代的运算 放大器 和仪表 放大器 的PSR指标在80~100dB以上,可以将电源电压的变化影响衰减到1/10,000~1/100,000。甚至最适度的40 dB PSR的 放大器 隔离对电源也可以起到1/100的抑制作用。不过,总是需要高频旁路电容(正如图1~7所示)并且经常起到重要作用。   此外,当设计工程师采用简单的电源电压电阻分压器并且用一只运算 放大器 缓冲器为仪表 放大器 提供参考电压时,电源电压中的任何变化都会通过该电路不经衰减直接进入仪表 放大器 的输出级。因此,除非提供低通滤波器,否则IC通常优良的PSR性能会丢失。   在图10中,在分压器的输出端增加一个大电容器以滤除电源电压的变化并且保证PSR性能。滤波器的-3 dB极点由电阻器R1/R2并联和电容器C1决定。-3 dB极点应当设置在最低有用频率的1/10处。      图10.保证PSR性能的参考端退耦电路   上面示出的CF试用值能够提供大约0.03 Hz的–3 dB极点频率。接在R3两端的小电容器(0.01 μF)可使电阻器噪声最小。   该滤波器充电需要时间。按照试用值,参考输入的上升时间应是时间常数的几倍(这里T=R3Cf= 5 s),或10~15s。   图11中的电路做了进一步改进。这里,运算 放大器 缓冲器起到一个有源滤波器的作用,它允许使用电容值小很多的电容器对同样大的电源退耦。此外,有源滤波器可以用来提高Q值从而加快导通时间。      图11.将运算 放大器 缓冲器接成有源滤波器驱动仪表 放大器 的参考输入引脚   测试结果:利用上图所示的元件值,施加12 V电源电压,对仪表 放大器 的6 V参考电压提供滤波。将仪表 放大器 的增益设置为1,采用频率变化的1 VP-P正弦信号调制12 V电源。在这样的条件下,随着频率的减小,一直减到大约8 Hz时,我们在示波器上看不到AC信号。当对仪表 放大器 施加低幅度输入信号时,该电路的测试电源电压范围是4 V到25 V以上。电路的导通时间大约为2 s。   单电源运算 放大器 电路的退耦   最后,单电源运算 放大器 电路需要偏置共模输入电压幅度以控制AC信号的正向摆幅和负向摆幅。当从电源电压利用分压器提供偏置电压时,为了保证PSR的性能就需要合适的退耦。   一种常用但不正确的方法是利用100 kΩ/100 kΩ电阻分压器(加0.1μF旁路电容)提供VS/2给运算 放大器 的同相输入端。使用这样小的电容值对电源退耦通常是不够的,因为极点仅为32 Hz。电路出现不稳定(“低频振荡”),特别是在驱动感性负载时。   图12(反相输入)和图13(同相输入)示出了达到最佳退耦结果的VS/2偏置电路。在两种情况中,偏置电压加在同相输入端,反馈到反向输入端以保证相同的偏置电压,并且单位DC增益也要偏置相同的输出电压。耦合电容器C1使低频增益从BW3降到单位增益。      图12.单电源同相输入放大器电路正确的电源退耦方案。中频增益=1+R2/R1   如上图所示,当采用100 kΩ/100 kΩ电阻分压器时一个好的经验是,为获得0.3 Hz的–3 dB截止频率,应当选用的C2最小为10 ΩF,。而100 μF(0.03 Hz)实际上对所有电路都足够了。      图13.单电源反相输入 放大器 正确的退耦电路,中频增益= – R2/R1
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    2019-7-28 21:36
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    运放知识合集04.运算放大器产生偏置原因
    理想放大器在输入信号为0的时候,输出也是为0。实际运算放大器则不是这样,输入信号为0的时候,输出不一定是0,会有一定的偏差,这就是我们所谓是偏置。偏置电压随温度,时间等一起变化,我们称之为零点漂移。这个是实际运算放大器的重要性质。 实际运算放大器为什么会产生偏置?一般运算放大器第一级都是使用晶体管或者FET的差动放大器,如图1。差动放大器的电路左,右半边都是对称的。就比如说,Tr1和Tr2的温度系数如果相等,那么实际产生的温漂就会相互抵消,但是实际情况是受到工艺制造以及其他因素,Tr1和Tr2不可能是完全一样的,这个恰恰印证了哲学家的一句话,“世界上没有两片相同的叶子!”。也就是Vbe1和Vbe2的细微差异导致左右电路不对称,从而差动电压被放大后输出,形成了零点误差,即偏置。 图1 ——————————————完美分割线————————————————— 攻城狮聚聚 们的聚集地,期待你们的加入↓↓↓ ( 此群仅用于技术交流与学习讨论, 群内不定时资料分享) 无法入群时,可添加管理员微信 zcoreplayer007 (请备注: 技术交流群 )
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    2019-7-23 09:27
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    运放知识合集02.运算放大器的简单分类
    看了很多书籍,也看了很多帖子,对于运算放大器的分类都有很多不同的见解,后来听了一次讲座觉得老师的分类还是很有值得参考的价值的,这里整理了分享出来。 超低功耗运放(Nano Power OPA) 低功耗运放(Micro Power OPA) 高速运放(high Speed OPA) 高精度运放(High Precision OPA) 低噪声运放(Low Noise OPA) 差分放大器(Fully Differential OPA) 功率放大器(Power OPA) 音频放大器(Audio OPA) 仪表放大器(Instrumentation OPA) 其他专用型放大器 老铁们有不同的看法可以回复我,一起学习讨论一下 ——————————————完美分割线—————————————————— 攻城狮聚聚 们的聚集地,期待你们的加入↓↓↓ ( 此群仅用于技术交流与学习讨论, 群内不定时资料分享) 无法入群时,可添加管理员微信 zcoreplayer007 (请备注: 技术交流群 )
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    2019-7-22 11:07
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    运放知识合集01.运发概述及其理想参数
    运放又叫运算放大器,它的英文名Operational Amplifier,又称OP。可以用来进行加、减、除运算甚至是微积分运算。20世纪40年代开发出来给模拟计算机使用的。 运算放大器的电气符号,如图1, 理想运放参数和实际运放参数是有区别的,但是作为入门,以及经典电路分析都要用到理想运放来学习,这里介绍一下理想运放的特征参数,也就是说这些参数的特性只是针对理想运放的时候才是有意义的。 电压增益 理想运算放大器的电压增益为无限大。电压增益是输出电压与两输入端间的电压的比值。 输入阻抗 理想运算放大器的输入阻抗为无限大。这时,运算放大器两端输入端无电流流通。 输出阻抗 理想运算放大器的输出阻抗为零。不管负载大小如何,输出电压保持不变。 ——————————————————完美分割线———————————————————— 攻城狮聚聚 们的聚集地,期待你们的加入↓↓↓ ( 此群仅用于技术交流与学习讨论, 群内不定时资料分享) 无法入群时,可添加管理员微信 zcoreplayer007 (请备注: 技术交流群 )
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    时间: 2019-12-26 12:59
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    超经典multisim仿真实例14……
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    运算放大器和专用放大器的应用和常识,两个文档材料
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    LM358HI-SINCERITYSpec.No.:IC200409IssuedDate:2004.05.01MICROELECTRONICSCORP.RevisedDate:2004.05.14PageNo.:1/7HLM358P/HLM358SLOWPOWERDUALOPERATIONALAMPLIFIERS8-LeadPlasticDIP-8Description……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    Errorbandisusuallydefinedtobeapercentageofthestep0.1%,0.05%,0.01%,etc.Settlingtimeisnon-linear;itmaytake30timesaslongtosettleto0.01%asto0.1%.OUTPUTERRORBANDFINALSETTLINGRECOVERYTIMESLEWTIMEDEADTIMESETTLINGTIME建立时间放大器的建立时间是指输出响应输入的阶跃变化,然后进入并保持在规定误差带所需的时间,参照输入脉冲50%点测得,如下图1所示。MT-046指南运算放大器建立时间建立时间放大器的建立时间是指输出响应输入的阶跃变化,然后进入并保持在规定误差带所需的时间,参照输入脉冲50%点测得,如下图1所示。OUTPUTERRORBANDDEADSLEWRECOVERYFINALTIMETIMETIMESETTLINGSETTLINGTIMEErrorbandisusuallydefinedtobeapercentageofthestep0.1%,0.05%,0.01%,etc.……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    单电源运算放大器问题由于市场需求,单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机/摄像机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电,而性能则与双电源器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数,某些情况下甚至比成本还重要。因此,器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时,精度和精密性要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。在单电源应用中,对放大器性能的最直接影响是输入和输出信号范围缩小。由于输入和输出信号的偏移度更小,放大器电路对内部和外部误差源变得更敏感。在12位、10V满量程系统中,精密放大器的0.1mV失调电压引起的误差小于0.04LSB。但在单电源系统中,“轨到轨”精密放大器的1mV失调电压则代表5V满量程系统中的0.8LSB误差(或2.5V满量程系统中的1.6LSB误差)。在某些低压单电源器件中,增益精度也会降低,因此需要仔细考虑器件选型。许多具有120dB左右开环增益的放大器通常都采用双电源供电,如OP07型等。然而,许多用于精密应用的单电源/轨到轨放大器在轻负载(>10kΩ)下通常具有25,000至30,000的开环增益。某些器MT-035指南运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题单电源运算放大器问题由于市场需求,单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机/摄像机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电,而性能则与双电源器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数,某些情况下甚至比成本还重要。因此,器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时,精度和精密性要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。在单电源应用中,对放大器性能的最直接影响是输入和输出信号范围缩小。由于输入和输出信号的偏移度更小,放大器电路对内部和外部误差源变得更敏感。在12位、10V满量程系统中,精密放大器的0.1mV失调电压引起的误差小于0.04LSB。但在单电源系统中,“轨到轨”精密放大器的1mV失调电压则代表5V满量程系统中的0.8LSB误差(或2.5V满量程系统中的1.6LSB误差)。在某些低压单电源器件中,增益精度也会降低,因此需要仔细考虑器件选型。许多具有120dB左右开环增益的放大器通常都采用双电源供电,如OP07型等。然而,许多用于精密应用的单电源/轨到轨放大器在轻负载(>10kΩ)下通常具有25,000至30,000的开环增益。某些器件,比如OP113/OP213/OP413系列,确实具有高开环增益(>120dB),适用于要求苛刻的应用。另一个例子是AD8……
  • 所需E币: 5
    时间: 2019-12-27 20:27
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    电压反馈型运算放大器的带宽下图1显示电压反馈型运算放大器的开环频率响应。有两种可能:图1A是最常见的情况,高直流增益以6dB/倍频程从极低频率下降至单位增益,也就是典型的单极点响应。相比之下,图1B的放大器响应中具有两个极点,增益先以6dB/倍频程下降,然后以12dB/倍频程下降。图1A中的放大器称为无条件稳定或完全补偿型放大器,可配合单位噪声增益使用。该类型的放大器可在输出至反相输入的100%反馈(包括电容)下保持稳定。MT-045指南运算放大器带宽和带宽平坦度电压反馈型运算放大器的带宽下图1显示电压反馈型运算放大器的开环频率响应。有两种可能:图1A是最常见的情况,高直流增益以6dB/倍频程从极低频率下降至单位增益,也就是典型的单极点响应。相比之下,图1B的放大器响应中具有两个极点,增益先以6dB/倍频程下降,然后以12dB/倍频程下降。图1A中的放大器称为无条件稳定或完全补偿型放大器,可配合单位噪声增益使用。该类型的放大器可在输出至反相输入的100%反馈(包括电容)下保持稳定。OPENOPENLOOPLOOP6dB/OCTAVE6dB/OCTAVEGAINGAINdBdB12dB/……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    OffsetVoltage:Thedifferentialvoltagewhichmustbeappliedtotheinputofanopamptoproducezerooutput.Ranges:ChopperStabilizedOpAmps:GeneralPurposePrecisionOpAmps:50-500µV-+VOS输入失调电压定义理想状态下,如果运算放大器的两个输入端电压完全相同,输出应为0V。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1所示。MT-037指南运算放大器输入失调电压输入失调电压定义理想状态下,如果运算放大器的两个输入端电压完全相同,输出应为0V。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1所示。-VOS+OffsetVoltage:Thedifferentialvoltagewhichmustbeappliedtotheinputofanopamptoproducezerooutput.Ranges:ChopperStabilizedOpAmps:GeneralPurposePrecisionOpAmps:……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    开环增益大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。常见值从100000到1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,但是几千以下的增益不适合高精度应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB=20×logAVOL。因此,1V/μV的开环增益相当于120dB,以此类推。电流反馈(CFB)型运算放大器采用电流输入和电压输出,因此,其开环跨导增益以V/A或Ω(或kΩ、MΩ)表示。增益值通常介于几百kΩ与几十MΩ之间。MT-044指南运算放大器开环增益与开环增益非线性开环增益大多数电压反馈(VFB)型运算放大器的开环电压增益(通常称为AVOL,有时简称AV)都很高。常见值从100000到1000000,高精度器件则为该数值的10至100倍。有些快速运算放大器的开环增益要低得多,但是几千以下的增益不适合高精度应用。此外还要注意,开环增益对温度变化并不高度稳定,同一类型的不同器件也会存在极大差异,因此,增益值必须很高。电压反馈运算放大器采用电压输入/电压输出方式工作,其开环增益为无量纲比,所以不需要单位。但是,数值较小时,为方便起见,数据手册会以V/mV或V/μV代替V/V表示增益,电压增益也可以dB形式表示,换算关系为dB=20×logAVOL。因此,1V/μV的开环增益相当于120dB,以此类推。电流反馈(CFB)型运算放大器采用电流输入和电压输出,因此,其开环跨导增益以V/A或Ω(或kΩ、MΩ)表示。增益值通常介于几百kΩ与几十MΩ之间。根据基本反馈原理,为了保持精度,精密放大器的直流开环增益AVOL必须很高。通过检查闭环增益公式就能发现这点,该公式包含由有限增益引起的误差。包含有限增益误差的闭环增益公式如下:公式1其中,β是反馈环路衰减,也称反馈因子(反……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    运算放大器输出电压相位反转本教程讨论两个与运算放大器相关的话题:输出相位反转和输入过压保护。超过输入共模电压(CM)范围时,某些运算放大器会发生输出电压相位反转问题。其原因通常是运算放大器的一个内部级不再具有足够的偏置电压而关闭,导致输出电压摆动到相反电源轨,直到输入重新回到共模范围内为止。图1所示为电压跟随器的输出相位反转情况。注意,输入可能仍然在电源电压轨内,只不过高于或低于规定的共模限值之一。这通常发生在负范围,最常发生相位反转的是JFET和/或BiFET放大器,但某些双极性单电源放大器也有可能发生。MT-036指南运算放大器输出相位反转和输入过压保护运算放大器输出电压相位反转本教程讨论两个与运算放大器相关的话题:输出相位反转和输入过压保护。超过输入共模电压(CM)范围时,某些运算放大器会发生输出电压相位反转问题。其原因通常是运算放大器的一个内部级不再具有足够的偏置电压而关闭,导致输出电压摆动到相反电源轨,直到输入重新回到共模范围内为止。图1所示为电压跟随器的输出相位反转情况。注意,输入可能仍然在电源电压轨内,只不过高于或低于规定的共模限值之一。这通常发生在负范围,最常发生相位反转的是JFET和/或BiFET放大器,但某些双极性单电源放大器也有可能发生。图1:电压跟随器的输出电压相位反转相位反转通常只是暂时现象,但如果运算放大器在伺服环路内,相位反转可能会引起灾难性后果。运算放大器配置为单位增益电压跟随器时,最有可能发生相位反转。在反相模式下,相位反转不是问题,因为两个输入均恒定不变,并且处于地电位(某些单电源应用中则处于中间电源电压)。Rev.0,10/08,WKPage1of9MT-036大多数现代运算放大器都会使用电路设计技术来防止相位反转。……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    电源抑制比(PSRR)如果运算放大器的电源发生变化,输出不应变化,但实际上通常会发生变化。如果XV的电源电压变化产生YV的输出电压变化,则该电源的PSRR(折合到输出端)为X/Y。无量纲比通常称为电源电压抑制比(PSRR),以dB表示时则称为电源电压抑制(PSR)。但是,PSRR和PSR几乎总能互换使用,半导体行业很少有相关标准。PSRR或PSR可折合到输出端(RTO)或输入端(RTI)。RTI值可用RTO值除以放大器增益得出。在传统运算放大器中,该值为噪声增益。请务必仔细阅读数据手册,因为PSR可能以RTO或RTI值表示。PSR以dB表示时可能为正值或负值,具体取决于PSRR是定义为电源电压变化除以输出电压变化,还是相反。业界对此没有公认标准,两种规则都有使用。如果放大器采用双电源,通常单独表示每个电源的PSR。这种方法特别适合那些可用于双电源或单电源应用的放大器。记住,PSR通常与纹波或噪声频率密切相关,这一点至关重要,如OP1177运算放大器图MT-043指南运算放大器电源抑制比(PSRR)与电源电压电源抑制比(PSRR)如果运算放大器的电源发生变化,输出不应变化,但实际上通常会发生变化。如果XV的电源电压变化产生YV的输出电压变化,则该电源的PSRR(折合到输出端)为X/Y。无量纲比通常称为电源电压抑制比(PSRR),以dB表示时则称为电源电压抑制(PSR)。但是,PSRR和PSR几乎总能互换使用,半导体行业很少有相关标准。PSRR或PSR可折合到输出端(RTO)或输入端(RTI)。RTI值可用RTO值除以放大器增益得出。在传统运算放大器中,该值为噪声增益。请务必仔细阅读数据手册,因为PSR可能以RTO或RTI值表示。PSR以dB表示时可能为正值或负值,具体取决于PSRR是定义为电源电压变化除以输出电压变化,还是相反。业界对此没有公认标准,两种规则都有使用。如果放大器采用双电源,通常单独表示每个电源的PSR。这种方法特别适合那些可用于双电源或单电源应用的放大器。记住,PSR通常与纹波或噪声频率密切相关,这一点至关重要,如OP1177运算放大器图表所示。大多数情况下,滚降的转折频率由开环增益引起,曲线斜率约为6dB/倍频程(20dB/十倍频程)。下图1所示为OP1177PSR的典型特性曲线。SS……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    运算放大器和比较器乍看似乎可以互换,实际上,两者还是存在一些重要差异。比较器用于开环系统,旨在从其输出端驱动逻辑电路,以及在高速条件下工作,通常比较稳定。运算放大器的用途不同于比较器,过驱时可能会饱和,使得恢复速度相对较慢。施加较大差分电压时,很多运算放大器的输入级都会出现异常表现,实际上,运算放大器的差分输入电压范围通常存在限制。运算放大器输出也很少兼容逻辑电路。但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。这种做法在低速和低分辨率时或许可行,但是大多数情况下结果并不理想。单靠参考运算放大器数据手册不能解决将运算放大器用作比较器的所有相关问题,因为运算放大器设计的目的并非用作比较器。最常见的问题是速度(之前已经提到过)、输入结构的影响(保护二极管、FET放大器的相位翻转等)、输出结构(并非用于驱动逻辑电路)、迟滞、稳定性,以及共模效应。MT-084指南将运算放大器用作比较器运算放大器和比较器乍看似乎可以互换,实际上,两者还是存在一些重要差异。比较器用于开环系统,旨在从其输出端驱动逻辑电路,以及在高速条件下工作,通常比较稳定。运算放大器的用途不同于比较器,过驱时可能会饱和,使得恢复速度相对较慢。施加较大差分电压时,很多运算放大器的输入级都会出现异常表现,实际上,运算放大器的差分输入电压范围通常存在限制。运算放大器输出也很少兼容逻辑电路。但是仍有很多人试图将运算放大器用作比较器。这种做法在低速和低分辨率时或许可行,但是大多数情况下结果并不理想。单靠参考运算放大器数据手册不能解决将运算放大器用作比较器的所有相关问题,因为运算放大器设计的目的并非用作比较器。最常见的问题是速度(之前已经提到过)、输入结构的影响(保护二极管、FET放大器的相位翻转等)、输出结构(并非用于驱动逻辑电路)、迟滞、稳定性,以及共模效应。速度考虑因素大多数比较器速度都很快,不过很多运算放大器速度也很快。为什么将运算放大器用作比较器时会造成低速度呢?比较器用于大差分输入电压,而运算放大器工作时,差分输入电压一般会在负反馈的作用下降至最低。当运算放大器过驱时,有时仅几毫伏也可能导致过载,其中有些放大级可能发生饱和。这种情况下,器件需要相对较长的时间从饱和中恢复,因此,如果发生饱和,其速度将比始终不饱和时慢得多(参见图1)。过驱运算放大器的饱和恢复时间很可能远远超过放……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    共模抑制比(CMRR)如果信号均等施加至运算放大器的两个输入端,使差分输入电压不受影响,则输出也不应受影响。实际上,共模电压的变化会引起输出变化。运算放大器共模抑制比(CMRR)是指共模增益与差模增益的比值。例如,如果YV的差分输入电压变化产生1V的输出变化,XV的共模电压变化同样产生1V的变化,则CMRR为X/Y。共模抑制比以dB表示时,通常指共模抑制(CMR)——注意,半导体行业对使用dB还是比值来表示CMR或CMRR很少有统一说法。典型的低频CMR值为70dB至120dB,但在高频时CMR会变差。除了CMRR数值范围外,许多运算放大器数据手册还提供CMR与频率的关系图表,如图1所示OP177精密运算放大器的CMRR。MT-042指南运算放大器共模抑制比(CMRR)共模抑制比(CMRR)如果信号均等施加至运算放大器的两个输入端,使差分输入电压不受影响,则输出也不应受影响。实际上,共模电压的变化会引起输出变化。运算放大器共模抑制比(CMRR)是指共模增益与差模增益的比值。例如,如果YV的差分输入电压变化产生1V的输出变化,XV的共模电压变化同样产生1V的变化,则CMRR为X/Y。共模抑制比以dB表示时,通常指共模抑制(CMR)――注意,半导体行业对使用dB还是比值来表示CMR或CMRR很少有统一说法。典型的低频CMR值为70dB至120dB,但在高频时CMR会变差。除了CMRR数值范围外,许多运算放大器数据手册还提供CMR与频率的关系图表,如图1所示OP177精密运算放大器的CMRR。160140120CMR100CMR=dB20log10CMRR……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    我们已经指出,当噪声低于三分之一至五分之一的大噪声源时,这样的噪声源都可以忽略,因为它导致的误差会非常小。此时,两个噪声电压必须在电路内的同一点测量。要分析运算放大器电路的噪声性能,必须评估电路每一部分的噪声贡献,并确定以哪些噪声为主。为了简化后续计算,可以用噪声频谱密度来代替实际电压,从而将带宽排除在计算公式之外(噪声频谱密度一般用nV/√Hz表示,相当于1Hz带宽中的噪声)。如果考虑下图1中的电路——由一个运算放大器和三个电阻组成的放大电路(R3代表节点A处的源阻抗),可以发现六个独立噪声源:三个电阻的约翰逊噪声、运算放大器电压噪声和运算放大器各输入端的电流噪声。每个噪声源都会贡献一定的放大器输出端噪声。噪声一般用RTI来规定,或折合到输入端,但计算折合到输出端(RTO)噪声往往更容易,然后将其除以放大器的噪声增益(非信号增益)便得到RTI噪声。MT-049指南单极点系统的运算放大器总输出噪声计算我们已经指出,当噪声低于三分之一至五分之一的大噪声源时,这样的噪声源都可以忽略,因为它导致的误差会非常小。此时,两个噪声电压必须在电路内的同一点测量。要分析运算放大器电路的噪声性能,必须评估电路每一部分的噪声贡献,并确定以哪些噪声为主。为了简化后续计算,可以用噪声频谱密度来代替实际电压,从而将带宽排除在计算公式之外(噪声频谱密度一般用nV/√Hz表示,相当于1Hz带宽中的噪声)。如果考虑下图1中的电路――由一个运算放大器和三个电阻组成的放大电路(R3代表节点A处的源阻抗),可以发现六个独立噪声源:三个电阻的约翰逊噪声、运算放大器电压噪声和运算放大器各输入端的电流噪声。每个噪声源都会贡献一定的放大器输出端噪声。噪声一般用RTI来规定,或折合到输入端,但计算折合到输出端(RTO)噪声往往更容易,然后将其除以放大器的噪声增益(非信号增益)便得到RTI噪声。VN,R2R2……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    输入与输出电压范围关于实际运算放大器的容许输入和输出电压范围,有一些实际的基本问题需要考虑。显然,这不仅会根据具体器件而变化,还会根据电源电压而变化。我们可以通过器件选型来优化该性能点,首先要考虑较为基础的问题。任何实际运算放大器输入和输出端的工作电压范围都是有限的。现代系统设计中,电源电压在不断下降,对运算放大器之类的模拟电路而言,3V至5V的总电源电压现在已十分常见。这一数值和过去的电源系统电压相差甚远,当时通常为±15V(共30V)。由于电压降低,必须了解输入和输出电压范围的限制——尤其是在运算放大器选择过程中。输出共模电压范围MT-041指南运算放大器输入和输出共模与差分电压范围输入与输出电压范围关于实际运算放大器的容许输入和输出电压范围,有一些实际的基本问题需要考虑。显然,这不仅会根据具体器件而变化,还会根据电源电压而变化。我们可以通过器件选型来优化该性能点,首先要考虑较为基础的问题。任何实际运算放大器输入和输出端的工作电压范围都是有限的。现代系统设计中,电源电压在不断下降,对运算放大器之类的模拟电路而言,3V至5V的总电源电压现在已十分常见。这一数值和过去的电源系统电压相差甚远,当时通常为±15V(共30V)。由于电压降低,必须了解输入和输出电压范围的限制――尤其是在运算放大器选择过程中。输出共模电压范围下图1大致显示了运算放大器输入和输出动态范围的限制,与两个供电轨有关。任何运算放大器都由两个电源电位供电,用正供电轨+VS和负供电轨……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    3dB/OctaveWHITENOISELOGfCORNER1fNOISEnV/√HzorµV/√Hzen,inkFCkFC1fen,in=“1/f”噪声运算放大器电流或电压噪声的一般特性如下图1所示。图1:运算放大器噪声的频率特性高频下的噪声为白噪声(即其频谱密度不会随频率而变化)。这种情况适用于运算放大器的大部分频率范围,但在低频率条件下,噪声频谱密度会以3dB/倍频程上升,如上图1所示。功率频谱密度在此区域内与频率成反比,所以电压噪声频谱密度与频率的平方根成反比。因MT-048指南运算放大器噪声关系:1/f噪声、均方根(RMS)噪声与等效噪声带宽“1/f”噪声运算放大器电流或电压噪声的一般特性如下图1所示。NOISE3dB/Octave1nV/√Hzen,in=kFCforV/√Hz1CORNERfen,inWHITENOISEk……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    电压反馈(VFB)运算放大器输入阻抗电压反馈(VFB)运算放大器通常具有差模和共模两种指定的输入阻抗。电流反馈(CFB)运算放大器通常在每个输入端将阻抗接地。不同的模型可用于不同的电压反馈运算放大器,在缺少其它信息时,使用如下图1的模型通常比较安全。该模型中,偏置电流从无限阻抗电流源流入输入端。MT-040指南运算放大器输入阻抗电压反馈(VFB)运算放大器输入阻抗电压反馈(VFB)运算放大器通常具有差模和共模两种指定的输入阻抗。电流反馈(CFB)运算放大器通常在每个输入端将阻抗接地。不同的模型可用于不同的电压反馈运算放大器,在缺少其它信息时,使用如下图1的模型通常比较安全。该模型中,偏置电流从无限阻抗电流源流入输入端。图1:输入阻抗(电压反馈运算放大器)共模输入阻抗数据手册中的规格参数(Zcm+和Zcm……
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    时间: 2019-12-27 20:27
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    运算放大器输入电压噪声本教程讨论运算放大器内部产生的噪声,而不是因磁耦合和电耦合而拾取的外部噪声。虽然尽可能降低这种外部噪声也很重要,但本部分仅考虑运算放大器内部噪声。运算放大器内部有数个噪声源(电阻噪声、电流噪声和KT/C噪声等),但建模时习惯将这些噪声源放到外部,视为一个以差分形式出现在两个输入端上的电压噪声源和两个电流噪声源,每个输入端各一个。这三个噪声源位于理想的“无噪声”运算放大器之外。简单的电压噪声运算放大器模型如下面的图1所示。三个噪声源实际上并不相关(互不影响)。两个噪声电流之间存在细微关联,但不足以在实际噪声分析时加以考虑。除这三个内部噪声源之外,还必须考虑与运算放大器配合使用的外部增益设置电阻所产生的约翰逊噪声。MT-047指南运算放大器噪声运算放大器输入电压噪声本教程讨论运算放大器内部产生的噪声,而不是因磁耦合和电耦合而拾取的外部噪声。虽然尽可能降低这种外部噪声也很重要,但本部分仅考虑运算放大器内部噪声。运算放大器内部有数个噪声源(电阻噪声、电流噪声和KT/C噪声等),但建模时习惯将这些噪声源放到外部,视为一个以差分形式出现在两个输入端上的电压噪声源和两个电流噪声源,每个输入端各一个。这三个噪声源位于理想的“无噪声”运算放大器之外。简单的电压噪声运算放大器模型如下面的图1所示。三个噪声源实际上并不相关(互不影响)。两个噪声电流之间存在细微关联,但不足以在实际噪声分析时加以考虑。除这三个内部噪声源之外,还必须考虑与运算放大器配合使用的外部增益设置电阻所产生的约翰逊噪声。……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    计算由IB和VOS引起的总输出失调误差通过下图1中所示的公式,可将所有失调电压和由偏置电流误差导致的失调电压折算至运算放大器的输入(RTI)或输出(RTO)。选择RTI还是RTO基于个人偏好MT-039指南运算放大器总输出失调电压计算计算由IB和VOS引起的总输出失调误差通过下图1中所示的公式,可将所有失调电压和由偏置电流误差导致的失调电压折算至运算放大器的输入(RTI)或输出(RTO)。选择RTI还是RTO基于个人偏好。GAINFROM="A"TOOUTPUTR1R2NOISEGAIN=BIB……
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    时间: 2019-12-27 20:28
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    单电源运算放大器问题由于市场需求,单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机/摄像机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电,而性能则与双电源器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数,某些情况下甚至比成本还重要。因此,器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时,精度和精密性要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。在单电源应用中,对放大器性能的最直接影响是输入和输出信号范围缩小。由于输入和输出信号的偏移度更小,放大器电路对内部和外部误差源变得更敏感。在12位、10V满量程系统中,精密放大器的0.1mV失调电压引起的误差小于0.04LSB。但在单电源系统中,“轨到轨”精密放大器的1mV失调电压则代表5V满量程系统中的0.8LSB误差(或2.5V满量程系统中的1.6LSB误差)。在某些低压单电源器件中,增益精度也会降低,因此需要仔细考虑器件选型。许多具有120dB左右开环增益的放大器通常都采用双电源供电,如OP07型等。然而,许多用于精密MT-035指南运算放大器输入、输出、单电源和轨到轨问题单电源运算放大器问题由于市场需求,单电源供电已成为一项日益重要的要求。汽车、机顶盒、照相机/摄像机、PC和笔记本电脑应用要求IC供应商提供各种采用单电源轨供电,而性能则与双电源器件相同的线性器件。功耗现已成为线路或电池供电系统的关键参数,某些情况下甚至比成本还重要。因此,器件以低电压/低电源电流工作至关重要。与此同时,精度和精密性要求则迫使IC制造商要在放大器设计中做到“事半功倍”。在单电源应用中,对放大器性能的最直接影响是输入和输出信号范围缩小。由于输入和输出信号的偏移度更小,放大器电路对内部和外部误差源变得更敏感。在12位、10V满量程系统中,精密放大器的0.1mV失调电压引起的误差小于0.04LSB。但在单电源系统中,“轨到轨”精密放大器的1mV失调电压则代表5V满量程系统中的0.8LSB误差(或2.5V满量程系统中的1.6LSB误差)。在某些低压单电源器件中,增益精度也会降低,因此需要仔细考虑器件选型。许多具有120dB左右开环增益的放大器通常都采用双电源供电,如OP07型等。然而,许多用于精密应用的单电源/轨到轨放大器在轻负载(>10kΩ)下通常具有25,000至30,000的开环增益。某些器件,比如OP113/OP213/OP413系列,确实具有高开环增益(>120dB),适用于要求苛刻的应用。另一个例子是AD8……
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    介绍运算放大器(精密与通用型,小于50MHz)选型运算放大器(精密与通用型,电源电压TCVOS每个放大器IS产品型号轨到轨GBW压摆率VOS1kHz时噪声IMicro报价(千片订量3,特性1(V)(V/C典型值IB最大值OUT温度范围2SC70SOT-23MSOPSOICLFCSPTSSOP(MHz)(V/s)(mV最大值)(nV/√Hz)……
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