集成运放的种类及选用

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1、集成运放的种类及选用集成运放的种类从前面集成运放典型电路的分析可知，按供电方式可将运放分为双电源供电和单电源供电， 在双电源供电中又分正、负电源对称型和不对称型供电。按集成度 （ 即一个芯片上运放个 数 ） 可分为单运放、双运放和四运放，目前四运放日益增多。按制造工艺可将运放分为双 极型、CMOS型和BiFET型，双极型运放一般输入偏置电流及器件功耗较大，但由于采用多 种改进技术，所以种类多、功能强；CMOS型运放输入阻抗高、功耗小，可在低电源电压下 工作，初期产品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失调电压、低噪声、高速度、强驱 动能力的产品；BiEET型运放采用双极型管与单极型管混合搭配的

2、生产工艺，以场效应管作 输入级，使输入电阻高达10120以上，目前有电参数各不相同的多种产品。除以上三种分类方法外，还可从内部电路的工作原理、电路的可控性和电参数的特点等三个 方面分类，下面简单加以介绍。1、按工作原理分类电压放大型实现电压放大，输出回路等效成由电压vl控制的电压源vO=Aod vl。F007、F324、C14573 均属这类产品。电流放大型实现电流放大，输出回路等效成由电流订控制的电流源iO=AiiI。LM3900、F1900属于这类 产品。跨导型将输入电压转换成输出电流，输出回路等效成由电压vl控制的电流源iO,即iO=AgvI, Ag 的量纲为电导，它是输出电流与输入电压

3、之比，故称跨导，常记gm。LM3080、F3080属于 这类产品。互阻型将输入电流转换成输出电压，输出回路等效成由电流订控制的电压源vO,即vO=AriI, Ar 的量纲为电阻，故称这种电路为互阻放大电路。AD8009、AD8011属于这类产品。输出等效为电压源的运放，输出电阻很小，通常为几十欧；而输出等效为电流源的运放，输 出电阻较大，通常为几千欧以上。2、按可控性分类可变增益运放可变增益运放有两类电路，一类由外接的控制电压vC来调整开环差模增益Aod，称为电压 控制增益的放大电路，如VCA610，当vC从0变为-2V时，Aod从-40dB变为+40dB，中间连 续可调；另一类是利用数字编码

4、信号来控制开环差模增益Aod，这类运放是模拟电路与数字 电路的混合集成电路，具有较强的编程功能，例如AD526，其控制变量为A2、Al、A0,当给 定不同的二进制码时，Aod将不同。选通控制运放此类运放的输入为多通道，输出为一个通道，即只有一个对“地”输出电压信号。利用输入 逻辑信号的选通作用来确定电路对哪个通道的输入信号进行放大。图1所示为两通道选通控制运放0PA676的原理示意图。当生为0时，开关S倒向电路A1的输出端，电路对vIA放大，输出电压vO=AodvIA ；当 为2.7V时，开关S倒向电路A2的输出端，电路对 vIB放大，输出电压vO=AodvIB；Aod为开环差模增益。由于开关

5、起切换输入通道的作用，故也称这类电路为输入切换运放。图1两通道选通控制运放OPA676的原理示意图3、按性能指标分类 按性能指标可分为通用型和特殊型两类。通用型运放用于无特殊要求的电路之中；特殊型运放为了适应各种特殊要求，某一方面性能特别突出，下面作一简单介绍。高阻型具有高输入电阻（rid ）的运放称为高阻型运放。它们的输入级多采用超B管或场效应管， rid大于1090，适用于测量放大电路、信号发生电路或取样一保持电路。国产的F3130,输入级采用M0S管，输人电阻高于10120, IIB仅为5pA。高速型单位增益带宽和转换速率高的运放为高速型运放。它的种类很多,增益带宽多在10MHz左右，

6、有的高达千兆；转换速率大多在几十伏/微秒至几百伏/微秒，有的高达几千伏/微秒。适用 于模-数转换器、数-模转换器、锁相环电路和视频放大电路。国产超高速运放F3554的SR可达1000V/ us，单位增益带宽为1.7GHz。高精度型高精度型运放具有低失调、低温漂、低噪声、高增益等特点，它的失调电压和失调电流比通用型运放小两个数量级，而开环差模增益和共模抑制比均大于100dB。适用于对微弱信号的 精密测量和运算，常用于高精度的仪器设备中。国产的超低噪声高精度运放F5037的VI0为10 uV，其温漂为0.2 uV/C； IIO为7nA；等效输人噪声电压密度约为3.5nV/，电流密度约为1.7pA/

7、； Aod约为105dB。低功耗型低功耗型运放具有静态功耗低、工作电源电压低等特点，它们的功耗只有几毫瓦，甚至更小， 电源电压为几伏，而其它方面的性能不比通用型运放差。适用于能源有严格限制的情况，例 如空间技术、军事科学及工业中的遥感遥测等领域。微功耗高性能运放TLC2252的功耗约为180 uW，工作电源电压为5V，开环差模增益为100dB， 差模输人电阻为10120。可见，它集高阻与低功耗于一身。此外，还有能够输出高电压（如100V）的高压型运放、能够输出大功率（如几十瓦）的 大功率型运放等。除了通用型和特殊型运放外，还有一类运放是为完成某种特定功能而生产的，例如仪表用放 大器、隔离放大器

8、、缓冲放大器、对数/反对数放大器等等。随着EDA技术的发展，人们会 越来越多地自己设计专用芯片。目前可编程模拟器件也在发展之中，人们可以在一块芯片上 通过编程的方法实现对多路 （如16路 ）模拟信号的各种处理，如放大、有源滤波、电压 比较等。集成运放的选择通常情况下，在设计集成运放应用电路时，没有必要研究运放的内部电路，而是根据设计需 求寻找具有相应性能指标的芯片。因此，了解运放的类型，理解运放主要性能指标的物理意 义，是正确选择运放的前提。应根据以下几方面的要求选择运放。1、信号源的性质根据信号源是电压源还是电流源、内阻大小、输入信号的幅值及频率的变化范围等，选择运放的差模输入电阻rid、-

9、3dB带宽（或单位增益带宽）、转换速率SR等指标参数。2、负载的性质根据负载电阻的大小，确定所需运放的输出电压和输出电流的幅值。对于容性负载或感性负 载，还要考虑它们对频率参数的影响。3、精度要求对模拟信号的处理，如放大、运算等，往往提出精度要求；如电压比较，往往提出响应时间、灵敏度要求。根据这些要求选择运放的开环差模增益Aod、失调电压VI0、 失调电流IIO及转换速率SR等指标参数。4、环境条件根据环境温度的变化范围，可正确选择运放的失调电压及失调电流的温漂dVIO/dT 、dII0/dT等参数；根据所能提供的电源（如有些情况只能用干电池）选择运放的电源电压; 根据对功耗有无限制，选择运放的功耗;等等。根据上述分析就可以通过查阅手册等手段选择某一型号的运放了，必要时还可以通过各种EDA软件进行仿真，最终确定最满意的芯片。目前，各种专用运放和多方面性能俱佳的运放 种类繁多，采用它们会大大提高电路的质量。不过，从性能价格比方面考虑，应尽量采用通用型运放，只有在通用型运放不满足应用要求 时才采用特殊型运放。