一、失调和偏置指标

1、输入失调电压V_{OS}

将运算放大器的输入短接，由于V_{P}和V_{N}的输入级两部分之间存在固有的失配，使得运算放大器输出V_{O}不等于零，这种偏移称为输入失调电压V_{OS}。

V_{O}=A_{u}\times [V_{P}+V_{OS}-V_{N}]

影响：

当一个放大器被设计成 AF倍闭环电压增益，如果放大器的失调电压为 V_{OS}，则放大电路 0 输入时，输出存在一个等于 AF\times V_{OS}的直流电平，此输出被称为输出失调电压。闭环增益越大，则输出失调电压也越大。

2、失调电压漂移

当温度变化、时间持续、供电电压等自变量变化时，输入失调电压会发生变化。输入失调电压随自变量变化的比值，称为失调电压漂移。
失调电压漂移量，与数据手册上标注的失调电压（或称之为初始失调电压）本身有密切关系。初始失调电压小的，其漂移量也小。
在高精度、高稳定性要求的场合，选择漂移系数较小的放大器，比失调电压大小更为重要。
举例说明，一个失调电压为 100µV 的运放，它的温度漂移为 2µV/°C，时间漂移是5µV/MO，
提高运放的工作温度 10°C ，就会出现新的 20µV 的失调，提高 50°C ，就会出现 100µV 的失调电压。

3、输入偏置电流I_{B}

实际运算放大器在它们的输入管脚都会吸收少量电流，使得运算放大器输入引脚电路I_{P}与I_{N}之间存在失配，将两电流的均值称为输入偏置电流I_{B}。

I_{B}=\frac{I_{P}+I_{N}}{2}

影响

1、当用放大器接成跨阻放大测量外部微小电流时，过大的输入偏置电流会分掉被测电流，使测量失准。
2、 当放大器输入端存在电阻接地时，这个电流将在电阻上产生不小的输入电压。
3、两输入端的极性相反，那么它们就有互为补偿的趋势。
为避免输入偏置电流对放大电路的影响，最主要的措施是选择 I_{B}较小的放大器。

4、输入失调电流I_{OS}

运算放大器输入引脚电路I_{P}与I_{N}之间的差值称为输入失调电流I_{OS}。

I_{OS}=I_{P}-I_{N}

影响

失调电流的存在，说明两个输入端客观存在的电流有差异，用外部电阻实现匹配抵消偏置电流影响的措施失效。

5、易受失调和偏置影响的电路

失调电压和偏置电流以一种直流形式存在，最终结果是在运放的输出端出现不该有的直流分量。
（1）在多数交流耦合电路中，无需考虑 失调和偏置 此类影响。
（2）单级增益较大的交流耦合电路，需要注意 失调和偏置会降低输出端的动态范围。
（3）在直接耦合电路中，特别是对直流精度要求较高的电路中——比如电子称，需要格外注意这些 失调和偏置影响。

6、运放电路外部电阻的选择

1、高速运放电路，特别是电流反馈型运放，其外部电阻选择最好遵循数据手册建议，一般都比较小，1kΩ 以下。实在找不到的情况下，以尽量减小电阻为宜。
2、外部电阻越大，则工作时消耗功耗越小，发热也越轻，对运放输出电流的要求也越低。流压转换电路中，面对微弱电流必须选择很大的电阻。
3、外部电阻越大，则运放偏置电流对输出失调的贡献越大。 外部电阻越大，则电阻本身产生的噪声越大。
4、外部电阻越大，附近的杂散电容越不可忽视，它通常会导致上限截止频率降低。

二、输入电压范围IVR

保证运算放大器正常工作的最大输入电压范围，也称为共模输入电压范围。

三、输出电压范围（V_{OL}/V_{OH}）

在给定电源电压和负载情况下，输出能够达到的最大电压范围。或者给出正向最大电压 VOH 以及负向最小电压 VOL——相对于给定的电源电压和负载，或者给出与电源轨（rail）的差距。
在没有额外的储能元件情况下，运放的输出电压不可能超过电源电压范围，随着负载的加重，输出最大值与电源电压的差异会越大。
输出电压范围，或者输出至轨电压有如下特点：
1 ） 正至轨电压与负至轨电压的绝对值可能不一致，但一般情况下数量级相同；
2 ） 至轨电压与负载密切相关，负载越重（阻抗小）至轨电压越大；
3 ） 至轨电压与信号频率相关，频率越高，至轨电压越大，甚至会突然大幅度下降；

四、共模抑制比CMRR

差模电压增益与共模电压增益的比值，用 dB 表示。运算放大器在单端输入使用时，不存在这个概念。只有把运放接成类似于减法器形式，使得运放电路具备两个可变的输入端时，此指标才会发挥作用。

影响电路共模抑制比的因素有两个，第一是运放本身的共模抑制比，第二是对称电路中各个电阻的一致性。

五、开环电压增益A_{VO}

运放本身具备的输出电压与两个输入端差压的比值，用 dB 表示。A_{VO}越大的，说明其放大能力越强 。
A_{VO} 随频率升高而降低，通常从运放内部的第一个极点开始，其增益就以 -20dB/10 倍频的速率开始下降，第二个极点开始加速下降。
在特殊应用中，比如高精密测量、低失真度测量中需要注意此指标。在某个频率处实际的开环电压增益，将决定放大器的实际放大倍数与设计放大倍数的误差，也将决定放大器对自身失真的抑制，还将影响输出电阻等

六、压摆率SR

闭环放大器输出电压变化的最快速率。用 V/μs 表示。此值显示运放正常工作时，输出端所能提供的最大变化速率，当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时，运放就不能提供了，导致输出波形变形。
例子：
设输出正弦波幅度为 A_{m}，频率 f_{out}，过零点变化速率 D_{V}，则
D_{V}=2\pi \times A_{m}\times f_{out}
要想输出完美的正弦波，则正弦波过零点变化速率必须小于运放的压摆率，即
SR>D_{V}=2\pi \times A_{m}\times f_{out}

七、带宽指标

1、单位增益带宽UGBW

运放开环增益/频率图中，开环增益下降到 1 时的频率。当输入信号频率高于此值时，运放的开环增益会小于 1，即此时放大器不再具备放大能力。这是衡量运放带宽的一个主要指标。

2、增益带宽积GBP

运放开环增益/频率图中，指定频率处，开环增益与该指定频率的乘积。如果运放开环增益始终满足-20dB/10 倍频，也就是频率提高 10 倍，开环增益变为 0.1 倍，那么它们的乘积将是一个常数，也就等于前述的“单位增益带宽”，或者“1Hz处的增益”。

3、-3dB 带宽

运放闭环使用时，某个指定闭环增益（一般为 1 或者 2、10 等）下，增益变为低频增益的 0.707倍时的频率。

4、满功率带宽f_{0}

将运放接成指定增益闭环电路（一般为 1 倍），连接指定负载，输入加载正弦波，输出为指标规定的最大输出幅度，此状态下，不断增大输入信号频率，直到输出出现因压摆率限制产生的失真（变形）为止，此频率即为满功率带宽。

八、建立时间ST

运放接成指定增益（一般为 1），从输入阶跃信号开始，到输出完全进入指定误差范围所需要的时间。建立时间由三部分组成，第一是运放的延迟，第二是压摆率带来的爬坡时间，第三是稳定时间。
对运放组成的 ADC 驱动电路，建立时间是一个重要指标。 SR越大的，建立时间更小。

九、相位裕度\varphi _{m}和增益裕度

相位裕度定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环增益下降到 1 时，开环相移值减去-180°得到的数值。
增益裕度定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环相移下降到-180°时，增益 dB 值取负，或者是增益值的倒数。
相位裕度和增益裕度越大，说明放大器越容易稳定。

十、电源电压抑制比PSRR

如果将运算放大器的一个供电电压 V_{S}变化一个给定的值 \Delta V_{S},那么就会改变内部晶体管的工作点，这通常会使输出发生一个微小的变化。
电源电压抑制比，其含义是运放对电源上纹波或者噪声的抵抗能力。随着电源电压变化频率的提升，运放对这个变化的抵抗能力会下降。

频率越高，运放对电源纹波或者噪声的抵抗能力越弱，这导致运放电路的输出端会出现电源上的不干净因素。旁路电容的作用就是滤除电源上的噪声或者波动，特别在高频处，更需要滤除。

十一、热阻\Theta _{JA}和温度范围

热阻标准定义：是导热体阻止热量散失程度的描述，以 1W 发热源在导热路径两端形成的温度差表示，单位为℃/W。有以下常用的两种：
\Theta _{JA}，是指芯片热源结(Junction)与芯片周围环境(Ambient)（一般为空气）的热阻。
\Theta _{JC}，是指芯片热源结(Junction)与芯片管壳(Case)的热阻。
对芯片来说，导热路径的两端分别为自身发热体与环境空气。热阻 θJA越大，说明散热越困难，其温差也就越大。
例子：
一个热阻 θ JA =150 ℃ /W 的芯片，说明其如果存在 1W 的热功率释放 ，则会在芯片内核和环境空气中形成一个 150℃的温差。当确定热功率释放为P，则
\Delta T=P\times \Theta _{JA}
其中\Delta T 是芯片工作时，自身结温与环境温度的温差。如果此时环境温度为T_{A}，则芯片结温 T_{J} 为：
T_{J}=T_{A}+\Delta T
同样功耗情况下，具有不同热阻的芯片，热阻越大的，结温会越高。当结温超过了最高容许结温，芯片就可能发热损坏。
注意：
设计电路时，需要注意运放的发热功耗P公式：
P<\frac{\Delta T}{\Theta _{JA}}
发热功耗P与输出功率相关，一般情况下，输出功率越大，会带来芯片本身发热功耗的增加。

十二、噪声

1、噪声分类

（1）热噪声

在电阻和含寄生电阻的电容电感的无源器件中，电子的随机热运动产生热噪声。

（2）闪烁噪声（1/f，接触噪声）

存在于在无源和有源器件中，噪声幅度按1/f的斜率下降。有源器件是由于陷阱存在随机捕获和释放电荷。无源器件在流过直流电流时才产生。

（3）散粒噪声（输入电流噪声）

对势垒 (二极管，三极管) 的充放电都会产生散粒噪声。

2、噪声分类

根据不同噪声在各个频段的分布规律，类比光谱可以将噪声分为 purple (紫色噪声)，blue(蓝色噪声)，white (白噪声)，pink (粉红噪声)，red (红色噪声)。

  • 白噪声:在整个频段(0-20KHZ)的功率分量都是均匀的。一般电视机无信号时的沙沙的背景噪声。
  • 粉红噪声:在整个频段 (0-20KHZ) 的功率分量按 1/f 下降，即主要在低频，听起来比较悦耳。

3、运放电路的噪声构成

  • 总功率密度:为 6个噪声源的噪声功率密度之和。
  • 采用恒流源加电阻形式，可方便得到 N 端的噪声电压为 3 个恒流源流经 R1//R2并联电阻之和，即enres^2= (R1\\R2)^2*(IR1^2 +IR2^2 + In^2)。
  • 总噪声合：

注:在高放大倍数时，R1<<R2,则 R≈R1，噪声主要由 R1的阻值决定。

十三、运放增益带宽积计算与选择

GBW计算公式：

K计算公式（ X为通带内增益允许最大误差 ）：

例子：设计一个放大电路，要求通带增益 10 倍，带宽 100kHz，带宽内增益波动不超过-0.2dB，选择合适的运放（只考虑增益带宽积）。

解：由题意得 A_{F}=10，即 F=1/10=0.1，f_{1}=100kHz，X=-0.2dB，则

根据k值求出H_{new}得

则增益带宽积至少为

十四、常用运放型号与性能

1、低失调电压运放

2、低噪声运放

3、低偏置电流运放

在微弱电流检测中，低偏置电流很重要.

 

4、低功耗运放

功耗：运放在不带负载 0 输入情况下电源耗电。而运放工作时的实际功耗，还与其外部电路，特别是负载有关。低功耗运放的频带都较窄。
 

5、高速运放


 
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