深入理解运算放大器的典型值:揭示三个关键点,助力运放性能优化!
2023-09-19

  从事电源设计的朋友肯定都接触过运算放大器,在运算放大器的说明书当中,有些参数的标注让人看着并不那么明确其含义。比如有些参数并不能用最大或者最小来进行规范。

  所以有时不得不依靠规范表或者典型性能图标中的典型值来作为参考,那“典型值”的含义是什么,其范围又是多大呢?

  要想回答这个问题并不容易,它取决于具体的规范。下面,我们对容易引起疑问的3个特性进行逐一说明:

 带宽

  

  运算放大器的增益带宽积(GBW)主要由输入级电流和片上电容值控制。这两个变量的变化,可产生的GBW变化范围为±20%左右。看起来,这是一个比较宽的范围,但是通过选择一个大裕量的运算放大器,却可以更加轻松地进行大范围GBW设计。如果必要,可以利用一些反馈组件,对应用的闭环带宽进行控制。请注意,在开环增益/相位图(请参见图1)上,这种变化看起来非常的小。

 转换率

  受到诸如带宽、内部电流和电容等相同变量的影响。通常,选择比最低需求速度高20%的运算放大器便已足够。或者希望在一些重要的应用中拥有更多的裕余量。大多数应用并不会将放大器推高至其转换率极限值附近,因此这样做并无问题。

 电压噪声

  

  放大器的宽带或者平带电压噪声主要取决于一个或者多个输入级晶体管的电流。大电流会以一种平方根的方式降低噪声。因此20%的电流变化,可带来约10%的平带噪声密度变化(请参见图2)。

  低频1/f噪声(也称作闪烁噪声)是另一回事,它的变化范围更大。1/f区的噪声振幅在约3:1范围变化。JFET和CMOS制作工艺的差异可能稍大一些。该噪声区域决定低频带(通常规定为0.1到10Hz)的峰值到峰值噪声大小。

  的确存在一些较好的指导原则,但却无法详细说明放大器设计和所用IC工艺的确切变化范围。但是,有一些资料总比没有强,并且大多数设计都可以较好地适应这些估计差异。

  适合于应用的裕量,可能会随设计的设备(也可能是您正进行的终端产品测试)类型而变化。裕量与规范不符会影响设计针对的目标余量。这种“工程判断”是良好模拟设计的一个重要因素。

  本篇文章对运算放大器当中的“典型值”进行了解析,并对其中三种较为令人难以捉摸的参数进行了进一步的解释,希望大家在阅读过本篇文章之后能对“典型值”有进一步的了解。

 

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