如何為電路選擇合適的集成運(yùn)放？

通常情況下，在設(shè)計(jì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路時(shí)，沒有必要研究運(yùn)放的內(nèi)部電路，而是根據(jù)設(shè)計(jì)需求尋找具有相應(yīng)性能指標(biāo)的芯片。因此，了解運(yùn)放的類型，理解運(yùn)放的主要性能，是正確選擇運(yùn)放的前提。集成運(yùn)放參數(shù)非常多，因此對(duì)應(yīng)的種類和型號(hào)也很多，如何選型一直是眾工程師頭痛的問(wèn)題。在進(jìn)行電路設(shè)計(jì)時(shí)選用何種類型和型號(hào)，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)電路的要求加以確定。在通用型滿足要求時(shí)，應(yīng)盡量選用通用型，因其價(jià)格低、易于購(gòu)買。專用型運(yùn)放是某一項(xiàng)性能指標(biāo)較高的運(yùn)放，它的其他性能指標(biāo)不一定高，有時(shí)甚至可能比通用型運(yùn)放還低，選用時(shí)應(yīng)充分注意。此外，選用時(shí)除滿足主要技術(shù)性能參數(shù)外，還應(yīng)考慮性能價(jià)格比。性能指標(biāo)高的運(yùn)放，價(jià)格也會(huì)較高。在選用時(shí)無(wú)特殊要求，應(yīng)優(yōu)先選用通用型和多運(yùn)放型的芯片。

集成運(yùn)放按供電方式可分為雙電源供電和單電源供電，在雙電源供電中又分正、負(fù)電源對(duì)稱型和不對(duì)稱型供電。按集成度(即一個(gè)芯片上運(yùn)放個(gè)數(shù))可分為單運(yùn)放、雙運(yùn)放和四運(yùn)放，目前四運(yùn)放日益增多。按制造工藝可將運(yùn)放分為雙極型、COMS 型和 BiMOS 型，雙極型運(yùn)放一般輸入偏置電流及器件功耗較大，但由于采用多種改進(jìn)技術(shù)，所以種類多、功能強(qiáng);CMOS 型運(yùn)放輸入阻抗高、功耗小，可在低電源電壓下工作，初期產(chǎn)品精度低、增益小、速度慢，但目前已有低失調(diào)電壓、低噪聲、高速度、強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的產(chǎn)品;

(1)設(shè)計(jì)目標(biāo)的綜合考慮

設(shè)計(jì)者必須綜合考慮設(shè)計(jì)目標(biāo)的信號(hào)電平，閉環(huán)增益，要求精度，所需帶寬，電路阻抗，環(huán)境條件及其他因素，并把設(shè)計(jì)要求的性能轉(zhuǎn)換成運(yùn)放的參數(shù)，建立各個(gè)參數(shù)的取值以及它們隨溫度、時(shí)間、電流電壓等變化的范圍。

(2)深刻理解電路手冊(cè)中特性指標(biāo)的意義

不同的制造商可能給出不同的特性指標(biāo)，這些指標(biāo)可能是通過(guò)不同的測(cè)量技術(shù)獲得的，這就給運(yùn)放的選擇帶來(lái)了困難。為避免這些困難，設(shè)計(jì)者必須深刻理解電路手冊(cè)中特性指標(biāo)的意義，同時(shí)必須了解這些參數(shù)是如何測(cè)得的，然后把這些特性指標(biāo)轉(zhuǎn)換成對(duì)設(shè)計(jì)要求有意義的參數(shù)。

(3)選擇具有最優(yōu)性能價(jià)格比的運(yùn)放

設(shè)計(jì)者必須把設(shè)計(jì)目標(biāo)的性能、所選擇器件的性能指標(biāo)與價(jià)格聯(lián)系起來(lái)，以最低的價(jià)格獲得符合設(shè)計(jì)目標(biāo)提出的物理、電氣和環(huán)境要求。

(4)信號(hào)源的性質(zhì)

根據(jù)信號(hào)源是電壓源還是電流源，內(nèi)阻大小、輸入信號(hào)的幅值及頻率的變化范圍等，選擇運(yùn)放的差模輸入電阻、-3 dB 帶寬(或單位增益帶寬)、轉(zhuǎn)換速率 SR 等指標(biāo)參數(shù)。

(5)負(fù)載的性質(zhì)

根據(jù)負(fù)載電阻的大小，確定所需運(yùn)放的輸出電壓和輸出電流的幅值。對(duì)于容性負(fù)載或感性負(fù)載，還要考慮它們對(duì)頻率參數(shù)的影響。

(6)精度要求

對(duì)模擬信號(hào)的處理，如放大、運(yùn)算等，往往提出精度要求;如電壓比較，往往提出響應(yīng)時(shí)間、靈敏度要求。根據(jù)這些要求選擇運(yùn)放的開環(huán)差模增益、失調(diào)電壓 、失調(diào)電流及轉(zhuǎn)換速率 SR 等指標(biāo)參數(shù)。

不同類型運(yùn)放組成近百種運(yùn)放系列，其中一部分是通用的，稱為通用型運(yùn)放：另一部分為特殊應(yīng)用提供優(yōu)化特性，稱為專用型運(yùn)放。通用型運(yùn)放的各項(xiàng)性能指標(biāo)都比一般的分立元件直接耦合放大電路有所改善，大致能夠滿足中等精度的要求，一般情況。下無(wú)須調(diào)零即可使用。專用型運(yùn)放為了適應(yīng)特殊應(yīng)用場(chǎng)合而具有優(yōu)化特性。根據(jù)專用型運(yùn)算放大器的性能指標(biāo)，運(yùn)算放大器可分為：低噪聲運(yùn)放、精密運(yùn)放、高速運(yùn)放、低偏置電流運(yùn)放、低漂移運(yùn)放、低功耗/微功耗運(yùn)放等。現(xiàn)在說(shuō)明幾種不同類型的專用型運(yùn)放及其應(yīng)用技術(shù)。