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​【经验】资深工程师亲传,优质运放就该这么选型

电子发烧友网 2019-07-04 15:20 次阅读

目前市场运放种类繁多,面对不同的使用条件和环境,是否都能选择一样的运放呢?没关系,这是很多电子工程师都会困惑的问题,接下来为你揭开运放选型的神秘面纱。

1、通用型运算放大器

通用型运算放大器就是以通用为目的而设计的。这类器件的主要特点是价格低廉、产品量大面广,其性能指标能适合于一般性使用。例mA741(单运放)、LM358(双运放)、LM324(四运放),它们是目前应用最为广泛的集成运算放大器。

2、精密运算放大器

精密运算放大器一般指失调电压低于1mV的运放,对于直流输入信号,输入失调电压(VOS)和它的温漂小就行,但对于交流输入信号,我们还必须考虑运放的输入电压噪声和输入电流噪声,在很多应用情况下输入电压噪声和输入电流噪声显得更为重要一些。

传感器类型和(或)其使用环境带来许多特别要求时,例如超低功耗、低噪声、零漂移、轨到轨输入及输出、可靠的热稳定性和对数以千计读数和(或)在恶劣工作条件下提供一致性能的可再现性,运算放大器的选择就会变得特别困难。精密放大电路会多一些电源去耦,滤波等特殊设计的电路。

主要区别在于运算放大器上,精密运算放大器的性能比一般运放好很多,比如开环放大倍数更大,CMRR更大,速度比较慢,GBW,SR一般比较小。失调电压或失调电流比较小,温度漂移小,噪声低等等。好的精密运放的性能远不是一般运算放大器可以比得,一般运放的失调往往是几个mV,而精密运放可以小到1uV 的水平。

要放大微小的信号,必须用精密运放,用了一般的运放,它自身都会带入很大的干扰。要通过外围电路改善,小幅或者微调可以,但无法大幅度或者彻底改变。最常用的精密运放就是OP07,以及它的家族,OP27,OP37,OP177,OPA2333。其他的还有很多,比如美国AD公司的产品,很多都是OPA带头的。

3、高阻型集成运算放大器

高阻型集成运算放大器的特点是差模输入阻抗非常高,输入偏置电流非常小,一般rid>(109~1012)W,IIB为几皮安到几十皮安。实现这些指标的主要措施是利用场效应管高输入阻抗的特点,用场效应管组成运算放大器的差分输入级。

用FET作输入级,不仅输入阻抗高,输入偏置电流低,而且具有高速、宽带和低噪声等优点,但输入失调电压较大。常见的集成器件有LF356、LF355、LF347(四运放)及更高输入阻抗的CA3130、CA3140等。

4、低温漂型运算放大器

在精密仪器、弱信号检测等自动控制仪表中,总是希望运算放大器的失调电压要小且不随温度的变化而变化。低温漂型运算放大器就是为此而设计的。常用的高精度、低温漂运算放大器有OP-07、OP-27、AD508及由MOSFET 组成的斩波稳零型低漂移器件ICL7650等。

5、高速型运放

高速型运放在快速A/D和D/A转换器、视频放大器中,要求集成运算放大器的转换速率SR一定要高,单位增益带宽BWG一定要足够大,像通用型集成运放是不能适合于高速应用的场合的。高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽的频率响应。常见的运放有LM318、mA715等,其SR=50~70V/us,BWG>20MHz。

6、低功耗型运放

低功耗型运放由于电子电路集成化的最大优点是能使复杂电路小型轻便,所以随着便携运算放大器式仪器应用范围的扩大,必须使用低电源电压供电、低功率消耗的运算放大器相适用。

常用的运算放大器有TL-022C、TL-060C等,其工作电压为±2V~±18V,消耗电流为50~250mA。目前有的产品功耗已达微瓦级,例如ICL7600的供电电源为1.5V,功耗为10mW,可采用单节电池 供电。

7、高压大功率型运算放大器

高压大功率型运算放大器的输出电压主要受供电电源的限制。在普通的运算放大器中,输出电压的最大值一般仅几十伏,输出电流仅几十毫安。若要提高输出电压或增大输出电流,集成运放外部必须要加辅助电路。高压大电流集成运算放大器外部不需附加任何电路,即可输出高电压和大电流。

例如D41集成运放的电源电压可达±150V,mA791集成运放的输出电流可达1A。通过上面的介绍,对不同使用条件下是否能使用同一种运放,显然是比较清楚的,实际选择集成运放时,还应考虑其他因素。

例如信号源的性质,是电压源还是电流源;负载的性质,集成运放输出电压和电流的是否满足要求;环境条件,集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与体积等因素是否满足要求。

最后再赠送大家一些评价运放的小经验,评价集成运放性能的优劣,应看其综合性能。SR为转换率,单位为V/ms,其值越大,表明运放的交流特性越好;Iib为运放的输入偏置电流,单位是nA;VOS为输入失调电压,单位是mV。Iib和VOS值越小,表明运放的直流特性越好。

所以,对于放大音频视频等交流信号的电路,选SR(转换速率)大的运放比较合适;对于处理微弱的直流信号的电路,选用精度比较的高的运放比较合适(既失调电流、失调电压及温飘均比较小)。

在没有特殊要求的场合,尽量选用通用型集成运放,这样既可降低成本,又容易保证货源。当一个系统中使用多个运放时,尽可能选用多运放集成电路 ,例如LM324、LF347等都是将四个运放封装在一起的集成电路。


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