2 运算放大器分析

5 虚短与虚断
虚短：两输入端电压近似相等； 虚断：同相和反向输入端电流近似为零；
虚短->U-=U+=0-> Vin=Iin*Rin
虚断->If=Iin-> Vout=Rf*If=Rf*In
反相闭环放大器
所以：Vout/Vin=(Rf*Iin)/(Iin*Rin) = Rf/Rin=Af
2.2 运算放大器的主要参数
定义 为运放工作于线性区时，在运放的共模抑制比 特性显著变坏时的共模输入 电 压 。一般为共模 制比 下降6dB所对应的共模输入电压。最大共模输入电压 限制了输入信号中的最大共模输入电压范围，在有干 扰的情况下，需要在电路设计中注意这个问题。
13 电压噪声（Voltage Noise） 等效输入噪声电压定义为，屏蔽良好、无信号输入 的 运放在其输出端产生的任 何 交流无规 则的干 nV / Hz 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。对于宽带噪声，普通运放 的输入噪声电压有 效值约10~20uV。 14 输 入电压 噪声密度（en, Voltage Noise Desity） 输入电压噪声 可以看作是连接到任意一个输入 端的串联噪声电压源，通常以 nV / Hz 表示。 15 输入 电流 噪声密度（in, Current Noise Desity）
第二章 运放及其常用电路
主要研究内容： 1、运算放大器的工作原理
2、运算放大器的主要指标
3、常用电路
4、比较器及其电路
2.1 运算放大器的工作原理
1 运算放大器： Operational Amplifier,简称OP、 OPA、OPAMP， 是一种直流耦合﹐差模（差动模式）输入、通常 为单端输出（Differential-in, single-ended output） 的高增益（gain）电压放大器。
指输出电压的变化量与发生这个变化所需时间之比的最大 值。V/μs为单位SR一般定义在特定的负载电阻下，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。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。目前的高速运放转换速率SR可达6000V/μs。
可以看作两个电流噪声源连接到两个输入端源， 通常以 nA / Hz 表示。
16 输出阻抗（ZO） 该参数是指运算放大器工作在线性区时，输出端 的内部等效小信号阻抗 17 输出电压摆幅（VO） 指输出信号不发生箝位的条件下能够达到的最大 电压摆幅的峰峰值，VO一般定义在特定的负载 电阻和电源电压下。 18 压摆率（SR，Slew Rate）
代表输入偏置电流在温度变化时产生的变化量。 TCIB通常以pA/℃为单位表示
7 共模输入阻抗/电阻（RINCM） 表示运算放大器工作在线性区时，输入共模电压 范 围与该范围内偏置电流的变化量之比，即 RINCM= ΔVCM/ΔIB。即运放工作在输入共模信号 时（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。
2 输入失调电压温漂（TCVOS） 指温度变化引起的输入失调电压的变化，μV/℃。 3 输入失调电流（IOS） Input Offset Current，当运放的输出直流电压为零 时，其两输入端偏置电流的差值。对称性越好， 输入失调电流越小。输入失调电流对于小信号精 密放大或是直流放大有重要影响，特别是运放外 部采用较大的电阻（例如10k或更大时），输入失 调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精 度的影响。输入失调电流越小，直流放大时中间 零点偏移越小，越容易处理。
2 符号
3 开环回路
Vout = ( V+ -V-) * Aog
4 理想运放具有如下性能
a开环电压增益——AUd ;
b输入电阻——Rid ;
c输出电阻——Ro=0; d频带宽度——BW ; e共模抑制比——CMRR ; f失调、漂移和内部噪声为零 ;
运放的主要特 点
对功能电路非 常重要
21 增益裕度 为保证运放稳定性，除相位裕度外，还应保证： 当相位移动达到180度时，相位交点的增益要小于 0dB，一般要有10dB裕量，即当相位移动达到180 度时，增益要小于-10dB 22 过载恢复时间（Overload Recovery Time） 在给定过载程度的条件下如超过正常信号值的 200倍到1000倍，放大器输出波形回到基线并保 持在基线附近最大额定输出电压±1%的一个带 内，小信号增益已回到正常时所需要的时间。时 间越短，性能越好。
19 建立时间（Settling Time） 运放接成跟随器（或增益为-1的反向放大器）， 输入阶跃大信号Vi，输出电压从开始响应道稳定 值为止的时间。稳定值的误差范围一般为Vi的 0.1%。 20 相位裕度（Phase Margin） 为保证运放工作的稳定性，当增益下降到0dB时， 相位的移动应小于180度。相位裕度越大，系统越 稳定，但同时时间响应速度减慢了，因此必须要有 一个比较合适的相位裕度。经研究发现，相位裕度 至少要45，最好是60。
8差模输入阻抗/电阻（RIN）
表示运放 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
9 输入电容（CIN）
10 输入电压范围（VIN）
11 最大 模输 入电压 范围 运放两输入端允许加的最大输入 电压差。当运放 两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入 电压时，可能造 成运放输入级 损坏。 12 共模输入电压范围 （Common Mode Input Voltage R）
代表输入失调电流在温度变化时产生的变化量。 TCIOS通常以pA/℃为单位表示。 5 输入偏置电流（IB）
Input bias current，指运算放大器工作在线性区 时流入输入端的平均电流，也定义为当运放的输 出直流电压为零时，其两输入端的偏置电流平均 值。 6 输入偏置电流温漂（TCIB）
1 输入失调电压（VOS） 使输出电压为零时需要在输入端作用的电压差。 输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性， 对称性越好，输入失调电压越小。输入失调电压是 运放的一个十分重要的指标，特别是精密运放或是 用于直流放大时。双极型工艺的输入失调电压在 ±1~10mV之间；采用场效应管做输入级的，输入 失调电压会更大一些；对于精密运放，输入失调电 压一般在1mV以下。输入失调电压越小，直流放大 时中间零点偏移越小，越容易处理。