什么是运算放大器参考指南

电源电压（VCC） – 运算放大器正常工作时，两个电源引脚之间的电压差。在意法半导体的产品系列中可找到5V、16V和36V的产

品。

静态电流/供电电流（ICC） – 封装中的每个运算放大器运行所需的电源电流。输入偏移电压（VIO） – 使输出处于电源电压的中间范围的+和-引脚之间的差分输入电压。它源自内部晶体管的匹配。输入偏置电流（IIB） – 流经运算放大器输入的电流。由于运算放大器的偏置要求和正常工作泄漏，极少量的电流（pA或nA范围，

取决于技术）会流经其输入。当大电阻或具有较高输出阻抗的源连接到运算放大器输入端时，这可能会引起问题。这会导致运算放大器的输入端出现相关压降，从而导致误差。

增益带宽积（GBP或GBW） – 运算放大器增益与带宽的乘积。它在20 dB的增益下测得。为小信号而定义。电压转换率（SR） – 运算放大器改变其输出电压的速度。运算放大器的输出变化率受电压转换率值限制。如果要放大的信号过

快，则会导致失真。

轨到轨输入 – 具有高轨输入的运算放大器能够处理高达Vcc+的输入信号，而低轨输入则能够处理低至Vcc-的信号。轨到轨输入运

算放大器可处理从Vcc-到Vcc+的输入信号。

轨到轨输出 – 运算放大器将其输出驱动到非常靠近电源干线的能力。噪声水平 – 即使未在其输入端施加任何信号，运算放大器也会在输出端产生随机电压。这种噪声来自热噪声（白噪声）或1/f噪

声，该噪声也被称为闪烁噪声。对于具有高增益或高带宽的应用，噪声水平可能会变得很高。

容性负载 – 可能导致运算放大器变成振荡器。运算放大器的输出电阻与容性负载有关，该负载会在电路传递函数中产生额外的极

点。通过伯德图可清楚地查看电路在哪种运行条件下会变得不稳定。

零漂移 – 斩波运算放大器旨在对其VIO误差进行“自我校正”，以及随着温度与时间的变化而产生的误差。得益于其设计，零漂移运

算放大器的VIO在微伏范围内，每摄氏度的漂移也在类似的“毫微伏”范围内。零漂移运算放大器几乎无1/f噪声，而且，随着时间的推移，其“老化”可以忽略不计。

关闭 – 运算放大器关闭。通常用于在应用不运行或不需要放大时降低电路待机电流。通常由专用运算放大器引脚控制。EMI强化 – 运算放大器的输入引脚非常敏感，可在您的设计中充当电磁干扰的门。一些运算放大器嵌入了EMI滤波器，以使高频信

号衰减60 dB或更高。

应变计 – 用于测量物体变形的传感器。RTD传感器 – 电阻温度检测器。许多RTD传感器由缠绕在陶瓷/玻璃承载芯上的细金属丝制成。热电偶 – 不同类别的金属之间的每次过渡都会产生微小的热电电压。这一效应被用于某些温度传感器。

增益（Gain）

增益是指放大器输出信号与输入信号的比值，通常以dB表示。在放大器设计中，增益是非常重要的参数，因为它决定了放大器输出信号相对于输入信号的增强程度。例如，如果一个放大器具有20 dB的增益，则输出信号将是输入信号的10倍。增益越大，放大器输出信号相对于输入信号的增强程度就越高。

带宽（Bandwidth）

带宽是指放大器可以放大的频率范围。放大器的带宽通常由低频截止频率和高频截止频率决定，也就是放大器可以放大的最低和最高频率。放大器的带宽决定了其在实际应用中能否适用于特定的频率范围。例如，如果你需要一个放大器来放大一个音频信号，那么你需要一个具有足够带宽的放大器来处理从20 Hz到20 kHz的频率范围。

输入阻抗（Input impedance）

输入阻抗是指放大器输入端的阻抗，也就是输入信号需要克服的电阻。输入阻抗越大，输入信号就越容易被放大器接受。在实际应用中，输入阻抗的选择会影响信号源和放大器之间的匹配，从而影响信号质量和放大器的工作效率。

输出阻抗（Output impedance）

输出阻抗是指放大器输出端的阻抗，也就是输出信号需要克服的电阻。输出阻抗越小，输出信号就越容易被接受。在实际应用中，输出阻抗的选择也会影响放大器和负载之间的匹配，从而影响信号质量和放大器的工作效率。

偏置电压（Bias voltage）

偏置电压是指放大器输入端的电压，用来调整放大器的工作状态，使得输出信号符合预期。偏置电压可以用来控制放大器的直流工作点，使得输出信号能够保持稳定，并且在不同的负载下保持一致性。

典型运算放大器应用和关键参数

低压信号放大

放大低压信号时，肯定需要高精度运算放大器，因为输入偏移电压会直接影响您的测量。另一方面，大多数低压信号来自低阻抗源，因此，输入偏置电流并不重要。差分放大器或仪表放大器采用典型电路。电流检测是一种典型应用，该应用通常需要低轨或高轨功能，并可能需要具有一定转换率，以跟踪PWM。其他应用包括惠斯登电桥电路，如应变计、RTD传感器或电阻传感器。在此类应用中，大多数情况下不需要轨到轨输入，但您可能需要低噪声设备。这同样适用于热电偶。

小电流放大：

提供小电流的传感器将需要具有低输入偏置电流的运算放大器。所有这些应用均使用输入偏移电压通常并不重要的跨阻抗放大器。典型应用包括用于通信、光幕、烟雾探测器、电化学气体传感器或光学心率监测器的光电二极管电流检测电路。在这种情况下，该器件通常由电池供电，因此功耗可能很重要，或者该器件需要快速运行，并可能需要高电压转换率。

ADC缓冲：

将模拟信号接入ADC可能会很棘手，因为ADC需要在短时间内获得高电流，以便为输入电容充电。运算放大器输出端通常驶入一个额外的电容，这可能会引起稳定性问题，并可能需要使用补偿技术。无论如何，运算放大器引起的误差应小于ADC的一个LSB。此外，运算放大器可用作基本的混叠滤波器。

理想运算放大器和实际运算放大器的主要特性

差分放大器（差动放大器）

放大其输入之间的电压差

反相放大器

反相放大器是差分放大器产生的输出相对于其输入异相180°的特例同相放大器

在这种情况下，输出电压始终与输入电压同相，这就是为什么这种拓扑被称为同相拓扑。电压跟随器（单位缓冲放大器）

该电路通常不需要外部元件，并提供高输入阻抗和低输出阻抗，这使其成为有用的缓冲器。

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