ADI模拟电子器件基础学习笔记（一）——运算放大器

操作放大器：
稳定开环增益和单位增益:
精密开放环增益16dB(1亿倍)或以上
6dB/8倍频率下降-频率上升 开环增益下降速率
如果在第二个极点一个以上的极点，如果在第二个极点的频率下降到0dB运算放大器在任何增益下都会无条件保持稳定-单位增益稳定
闭环增益：分为信号增益和噪声增益
G-闭环增益 NG-噪声增益 AVOL-开环增益

一般运输开环增益高，认为闭环增益高=噪声增益
信号增益和噪声增益在同一模式和反向模式下是不同的

输入失调电压（VOS）：放大器直流输出电压为0
1uV以下 优秀 100uV以下 较好 最大到几十mv
失调电压漂移： 当温度变化(μV/°C)、时间持续(μV/MO)、供电电压(μV/V)当自变量变化时， 输入失调电压会发生变化
精密输入失调电压的温漂小于±1uV/℃
选择高稳定性、小漂移系数的运输方式；在信号处理过程中，利用自归零技术测量失调电压，减少当前失调电压
减少失调误差：
保持输入/反馈阻抗值降低，可降低偏置电流效应引起的失调电压
不使用内部偏置补偿，使用偏置补偿阻抗VFB操作放大器，旁路阻抗，实现最低噪声拾取
VFB内部有偏置电流补偿，不使用补偿电阻
使用外部失调调整网络
精确操作放大器，选择低失调和漂移性能
注意热电偶效应，采用平衡低热误差布局，实现高性能低漂移电路
当有两种不同的导体或半导体A和时B当两端相互连接时，只要两端温度不同，一端温度就是T，称为工作端或热端，另一端温度为T0 ，它被称为自由端（也被称为参考端）或冷端，在电路中产生一个与导体材料和两个相关的电动势。这种现象被称为热电效应，由两个导体组成的电路被称为热电偶
热电偶电路中热电势的大小仅与热电偶的导体材料和两个接头的温度有关，而与热电偶的形状和尺寸无关。当热电偶的两极材料固定时，热电势是两个接头的温度t和t0。的函数差
斩波稳定(自稳定)精密操作放大器
斩波稳定(自稳定)放大器:唯一可能获得最低失调和漂移性能的解决方案

斩波频率通常为100HZ-几HZ输入频率必须低于斩波频率的一半，以防止混合

A1为主放大器 A2为零放大器 零放大器在开关S位下A2将监控A1输入失调电压，在A零点校准引脚出施加适当的校正电压，使输出驱动为0；
当开关处于Z位时，A2.纠正自己的失调电压；此时此刻A2从A断开，将其输入端短路，并将其输出端耦合到自己的零校准引脚；在自稳零模式下，A校正电压为1C1保持，C2.采样模式期间保持A2.校正电压；
在现代斩波稳定运行中，C1 C二是片中提供的
输入偏置电流（IBias）：当输出保持在规定的电平时，两个输入端流入电流的平均值
优劣范围：60fA-100uA
后果：1。当放大器连接到跨阻放大来测量外部小电流时，过大的输入偏置电流将分离测量电流，使测量不准确
2.放大器输入端通过电阻接地，电流会在电阻上产生意想不到的输入电压
消除偏置电流的影响：
(1)消除内部偏置电流:内部偏置电流补偿:
(2)运输外部消除:
使用偏置补偿电阻

R3=R1//R2将压降引入同相输入，方便反相输入R1和R2.并联组合上的压降匹配并实现补偿。可以最大限度地减少失衡电压误差；当R3>1K使用电容旁路消除噪声影响；
偏置电流匹配不好，这种消除偏置的方法可能会更糟
输入失调电流（IOS）：当输出保持在规定的电平时，两个输入端流入电流的差值
优劣范围：20fA-200uA
输入端客观电流不同，外部电阻无法匹配和抵消偏置电流的影响
输入电压范围（IVR）：正常运行的最大输入电压范围，也称为共模输入电压范围；最大输入电压范围接近电源范围，如0差.1V 相等、超过 称为输入轨到轨
输出电压范围（VOH/VOL）：输出可以在给定电源电压和负载下达到的最大电压范围。输出范围接近电源电压范围，称为输出轨道或RRO rail to rail output
RRIO-输入输出均轨到轨
噪声指标（Noise）：1/f噪声、电能密度曲线随频率的上升而下降或白噪声，即与频率无关
共模信号抑制比（CMRR）：输入输出之间的增益称为共模电压增益AVC
CMRR=AV/AVC
共模抑制比一般为80-120dB之间
电压抑制比（SVRR）：当正负电源电压发生变化时，变化出现在输出中，并将其转换为输入值
若电源变化ΔVs 等效输入换算电压为ΔVin，则 SVRR 定义为：SVRR = ΔVs/ΔVin
电源电压抑制比定义为线性区域运输和放电输入失调电压的变化比。
通常80dB左右，在设计电路中妥善处理电源；高共模抑制比可补偿部分电源电压抑制比；正负电源电压抑制比可能不同
消耗电流（ICC）：
运算放大器电源端流通电流，随外加电路及电源电压而有所变化

转换速率（SR）：压摆率
单位：V/us
运放转换率定义为在闭环条件下连接大信 号码(含阶跃信号) 输入到输出端，从输出端测量输出的上升速率。由于在 在转换过程中，运输的输入级处于开关状态，因此运输的反馈电路不起作用，即转换速率和 闭环增长无关。转换速率是大信号处理的重要指标， 一般运输转换速度 率 SR<=10V/μs ，高速运输的转换率 SR>10V/μs。目前的高速运放最高转换速率 SR 达到 6000V/μs。用于大信号处理中运输选型

增益带宽积（GB）：单位：MHZ
运放闭环增益1倍条件小，一个恒幅正弦肖信号输入到运放，从运放的输出端测的闭环电压增益下降3dB对应的信号频率；用于小信号处理中的选择
相位裕量（PM）：测量负反馈系统的稳定性，预测闭环系统的阶跃反应
系统进入不稳定状态之前可以增加的相位变化，相位裕量越大，系统越稳定，时间响应速度减慢了。
操作放大器开环增益为0dB时的相位与180°的差值， 系统的环路增长大于等于0dB且相移超过180 ° 时，相位裕量表明了距离产生自激振荡的裕量大小。
纯电阻负载一般对相位裕度没有影响，感性负载可以改善相位裕度，而实际应用中最常用的容性负载会降低操作放大器电路的相位裕度，导致系统自激振荡

同向放大器和增益：

G=1 （RF/RG）
反向放大器和增益：

G=-RF/RG
反向和放大器：

VREF=V
半波整流器：

应用程序交流输入中获得直流电平，用于测量交流信号的范围
理解：正输入电压，D2导通，D1断开，由于V =V-，输出为GND
负输入电压，D1导通，D断开，反向放大器，G=R2/R1
通常 增益是1
后端为形成直流电平的滤波器；转弯频率应足够低，以限制输出的交流纹波。
反转两个二极管，极性变换。
全波整流器：

应用：平均监播器，测量交流信号的范围
理解：在半波整流器的基础上，当半波整流器输出地电位时，R无电流，输入=输出
输出波形在正半周期。
负半周期，令R2=2R1.将负半周期波形反向放大两倍以抵消R此时，3通道的波形R3=R4 ，反向加法器。
也可以R1=R2，令R3=2R4，通过调整R5电路增益的值变化
将全波整流器的加法器部分转换为滤波器：

转折频率F0=1/2PIR5*C1
输出转换为直流电平，二极管反转可转换为极性
在单电源供电下，同相输入偏置为基准电压，通常是电源电压的1/2

电流反馈CFB和电压反馈VFB操作放大器拓补结构：

VFB

CFB：跨导操作放大器
（1）与VFB不同，CFB没有平衡输入；其V 高端输入阻抗，V-端低输入阻抗
(2)开环增益Ω单位衡量(跨导增益)
VFB开环增益用V/V来衡量
(3)反馈电阻R2为固定值，CFB可以通过改变R1.调整闭环增益而不对闭环带宽产生重大影响VFB相对稳定
CFB拓补结构主要用于对高速和低失真要求高的场合
在双极晶体管电路中，电流的切换速度快于电压
CFB无恒定增益带宽，CFB随着增益，操作放大器的带宽变化很小，小于VFB中de6dB/倍频程；CFB带宽与反馈电阻成比例。CDB操作放大器具有最大带宽时的推荐反馈电阻值。如果超过电阻值，则应减小带宽。如果电阻值低于推荐电阻值，相位裕度将减小，放大器可能不稳定。
CFB放大器反馈环路中不应有电容

VFB特点：
噪声较低
直流性能好
自由选择反馈元件
CFB特点：
压摆率较快
失真较低
有限的反馈元件选择