大功率场效应(ying)管参数

一般来说在设计(ji)中需要考虑的问题包括1.运(yun)放(fang)(fang)供(gong)电(dian)(dian)电(dian)(dian)压(ya)大小和方式选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；2.运(yun)放(fang)(fang)封装(zhuang)选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；3.运(yun)放(fang)(fang)反馈方式，即(ji)是(shi)VFA(电(dian)(dian)压(ya)反馈运(yun)放(fang)(fang))还是(shi)CFA(电(dian)(dian)流(liu)反馈运(yun)放(fang)(fang))；4.运(yun)放(fang)(fang)带(dai)宽；5.偏置电(dian)(dian)压(ya)和偏置t电(dian)(dian)流(liu)选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；6温漂；7.压(ya)摆(bai)率；8.运(yun)放(fang)(fang)输(shu)入阻抗选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；9.运(yun)放(fang)(fang)输(shu)出驱动能(neng)力大小选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；10.运(yun)放(fang)(fang)静态(tai)功耗，即(ji)ICC电(dian)(dian)流(liu)大小选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；11.运(yun)放(fang)(fang)噪(zao)声选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；12.运(yun)放(fang)(fang)驱动负(fu)载稳定时间等等。

偏置(zhi)电压和输入偏置(zhi)电流

在精(jing)密电(dian)(dian)(dian)(dian)路设(she)计中(zhong)，偏(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)是一个关键因素。对于那些经常(chang)被忽视的(de)(de)参数，诸如(ru)随温(wen)度而变化的(de)(de)偏(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)漂(piao)移(yi)和电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)噪(zao)(zao)声等(deng)，也必须测定。精(jing)确的(de)(de)放大(da)器要求(qiu)(qiu)偏(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)的(de)(de)漂(piao)移(yi)小于200μV和输入电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)噪(zao)(zao)声低于６nV/√Hz。随温(wen)度变化的(de)(de)偏(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)漂(piao)移(yi)要求(qiu)(qiu)小于1μV/℃ 。

低偏置(zhi)电(dian)压(ya)的(de)指标在高增(zeng)益(yi)电(dian)路设计中(zhong)很重要，因为偏置(zhi)电(dian)压(ya)经过放(fang)大(da)(da)可能引起大(da)(da)电(dian)压(ya)输(shu)出(chu)，并会(hui)占据输(shu)出(chu)摆幅的(de)一(yi)大(da)(da)部分。温度感应(ying)和张力测(ce)量电(dian)路便是利用精密放(fang)大(da)(da)器的(de)应(ying)用实例。

低输(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)流(liu)(liu)有(you)时(shi)是必(bi)需(xu)的(de)(de)(de)。光接收系统中(zhong)的(de)(de)(de)放大(da)(da)器(qi)(qi)就必(bi)须(xu)具(ju)(ju)有(you)低偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)压和低输(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)流(liu)(liu)。比(bi)如(ru)光电(dian)(dian)二极管的(de)(de)(de)暗电(dian)(dian)流(liu)(liu)电(dian)(dian)流(liu)(liu)为pA量级，所以放大(da)(da)器(qi)(qi)必(bi)须(xu)具(ju)(ju)有(you)更小的(de)(de)(de)输(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)流(liu)(liu)。CMOS和JFET输(shu)入放大(da)(da)器(qi)(qi)是目前可(ke)用的(de)(de)(de)具(ju)(ju)有(you)最小输(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)运算放大(da)(da)器(qi)(qi)。

因(yin)为我(wo)现在用的是(shi)光(guang)电池做采(cai)集的系(xi)统(tong)，所以在使用中重点关心了偏置电压和电流。如果(guo)还有其(qi)他的需要(yao)，这(zhei)时应(ying)该对其(qi)他参数(shu)也需要(yao)多(duo)考虑了。

1、输入(ru)失(shi)调电(dian)压VIO

输入(ru)(ru)失调(diao)电(dian)压(ya)(ya)定义为集成(cheng)运放输出端电(dian)压(ya)(ya)为零时，两(liang)个输入(ru)(ru)端之(zhi)间所加的补偿电(dian)压(ya)(ya)。

输(shu)入(ru)失调(diao)电压实际上反映了运放(fang)内部的(de)电路对(dui)(dui)称(cheng)性(xing)，对(dui)(dui)称(cheng)性(xing)越好(hao)，输(shu)入(ru)失调(diao)电压越小。输(shu)入(ru)失调(diao)电压是(shi)运放(fang)的(de)一个十分(fen)重要的(de)指标，特别(bie)是(shi)精密运放(fang)或是(shi)用于直流放(fang)大时。

输(shu)入(ru)(ru)失调(diao)电(dian)压(ya)的(de)温(wen)(wen)度(du)漂移（又叫温(wen)(wen)度(du)系数）定义为在给(ji)定的(de)温(wen)(wen)度(du)范围内，输(shu)入(ru)(ru)失调(diao)电(dian)压(ya)的(de)变(bian)化(hua)与温(wen)(wen)度(du)变(bian)化(hua)的(de)比值(zhi)。

这个参数实际(ji)是输入失调电压(ya)(ya)的补充，便于(yu)计(ji)算在给定(ding)的工作范围内，放大电路(lu)由(you)于(yu)温(wen)(wen)度变化造(zao)成的漂移大小。一般运放的输入失调电压(ya)(ya)温(wen)(wen)漂在±10~20μV/℃之(zhi)间，精密(mi)运放的输入失调电压(ya)(ya)温(wen)(wen)漂小于(yu)±1μV/℃。

3、输入偏置电流(liu)IB

在(zai)使用运放中可能还(hai)会遇到一(yi)个(ge)输入偏置电(dian)流IB，输入偏置电(dian)流是指第一(yi)级放大(da)(da)器(qi)输入晶(jing)体管的(de)基极直(zhi)流电(dian)流。这个(ge)电(dian)流保证放大(da)(da)器(qi)工作在(zai)线性范围，为(wei)放大(da)(da)器(qi)提供(gong)直(zhi)流工作点。

输(shu)入偏(pian)置电流(liu)定义为当运放(fang)的输(shu)出直(zhi)流(liu)电压(ya)为零时，其两输(shu)入端的偏(pian)置电流(liu)平均(jun)值。

输(shu)入(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)流对进行高阻信号放大(da)(da)、积分(fen)电(dian)路等对输(shu)入(ru)阻抗有(you)要(yao)求的(de)(de)地方有(you)较大(da)(da)的(de)(de)影响。输(shu)入(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)流与制造工(gong)艺有(you)一(yi)定关系(xi)，其中(zhong)双极型工(gong)艺（即上述(shu)的(de)(de)标准硅工(gong)艺）的(de)(de)输(shu)入(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)流在(zai)±10nA~1μA之间；采用场效应管做输(shu)入(ru)级的(de)(de)，输(shu)入(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)流一(yi)般低于1nA。

对(dui)于双极性(xing)运放，该(gai)值(zhi)离散性(xing)很大，但几乎不受温(wen)度影响；而(er)对(dui)于MOS型运放，该(gai)值(zhi)是栅极漏电流，值(zhi)很小，但受温(wen)度影响较大。

4、输(shu)入失调电(dian)流

输入失调电流 offset current，是指两个差分输入端偏置电流的误差。

输入失调电(dian)流定义为当(dang)运放(fang)的(de)输出直流电(dian)压为零时，其两(liang)输入端偏置电(dian)流的(de)差值。

输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)同样反映了运放(fang)(fang)(fang)内部(bu)的(de)电路(lu)对(dui)(dui)称性，对(dui)(dui)称性越(yue)(yue)好，输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)。输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)是(shi)运放(fang)(fang)(fang)的(de)一个十(shi)分重(zhong)要的(de)指(zhi)标，特(te)别是(shi)精(jing)(jing)密(mi)运放(fang)(fang)(fang)或(huo)是(shi)用于直(zhi)流(liu)(liu)(liu)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)时(shi)。输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)大(da)(da)约(yue)是(shi)输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)偏(pian)置电流(liu)(liu)(liu)的(de)百分之一到十(shi)分之一。输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)对(dui)(dui)于小(xiao)(xiao)(xiao)信号精(jing)(jing)密(mi)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)或(huo)是(shi)直(zhi)流(liu)(liu)(liu)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)有重(zhong)要影响，特(te)别是(shi)运放(fang)(fang)(fang)外部(bu)采用较大(da)(da)的(de)电阻(zu)（例如10k或(huo)更大(da)(da)时(shi)），输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)对(dui)(dui)精(jing)(jing)度(du)的(de)影响可能超过(guo)输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电压(ya)对(dui)(dui)精(jing)(jing)度(du)的(de)影响。输(shu)入(ru)(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)(shi)调(diao)电流(liu)(liu)(liu)越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)，直(zhi)流(liu)(liu)(liu)放(fang)(fang)(fang)大(da)(da)时(shi)中间零点偏(pian)移越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)，越(yue)(yue)容(rong)易处理(li)。所以对(dui)(dui)于精(jing)(jing)密(mi)运放(fang)(fang)(fang)是(shi)一个极为重(zhong)要的(de)指(zhi)标。

5、输入阻抗

（1）差模输入阻抗

差(cha)模输(shu)(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)定(ding)义(yi)为，运放工作在(zai)线性(xing)区(qu)时(shi)，两输(shu)(shu)入(ru)端的(de)电压变(bian)化量(liang)与对(dui)应的(de)输(shu)(shu)入(ru)端电流变(bian)化量(liang)的(de)比(bi)值。差(cha)模输(shu)(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)包(bao)括输(shu)(shu)入(ru)电阻(zu)和输(shu)(shu)入(ru)电容，在(zai)低频时(shi)仅指输(shu)(shu)入(ru)电阻(zu)。

（2）共模输入阻抗

共(gong)(gong)模(mo)(mo)输入阻(zu)抗(kang)定义(yi)为，运放工作在输入信号时（即运放两输入端输入同一个信号），共(gong)(gong)模(mo)(mo)输入电(dian)压的(de)变化量(liang)与(yu)对应的(de) 输入电(dian)流变化量(liang)之(zhi)比。在低频情(qing)况下，它表现(xian)为共(gong)(gong)模(mo)(mo)电(dian)阻(zu)。

6、电压增益

（1）开环电压增益

在不具负(fu)反(fan)馈情况下(开环(huan)路(lu)状况下)，运算放大(da)器的放大(da)倍数(shu)称为开环(huan)增益，记作(zuo)AVOL，有的datasheet上写(xie)成：Large Signal Voltage Gain。AVOL的理想值(zhi)为无限大(da)，一般(ban)约为数(shu)千倍至(zhi)数(shu)万倍，其表(biao)示法有使用dB及V/mV等。

（2）闭环电压增益

顾(gu)名思义，就是(shi)在(zai)有反(fan)馈的情况下，运算放大(da)器的放大(da)倍数。

7、输出电压摆幅

当运(yun)放工作(zuo)于线性区时，在(zai)指定的负(fu)载下，运(yun)放在(zai)当前电源电压供电时，运(yun)放能够输出的最大电压幅度。

8、输(shu)入电压范围(wei)

（1）差模输入电压范围

最(zui)大(da)差模输入电压(ya)(ya)定义为(wei)，运放两输入端允许加的(de)最(zui)大(da)输入电压(ya)(ya)差。 

当运(yun)放两输入(ru)端允许加的(de)输入(ru)电压差超过(guo)最大(da)差模输入(ru)电压时(shi)，可能造成运(yun)放输入(ru)级损坏。

（2）共模输入电压范围

最(zui)大共模(mo)输(shu)(shu)入(ru)电压定(ding)义为，当(dang)运放工作于线(xian)性区时(shi)，在运放的共模(mo)抑制比特性显著(zhu)变(bian)坏时(shi)的共模(mo)输(shu)(shu)入(ru)电压。

一般定义为当共(gong)(gong)模(mo)抑制比下降6dB 是所对应的共(gong)(gong)模(mo)输(shu)入(ru)(ru)(ru)电(dian)压作(zuo)为最(zui)大共(gong)(gong)模(mo)输(shu)入(ru)(ru)(ru)电(dian)压。最(zui)大共(gong)(gong)模(mo)输(shu)入(ru)(ru)(ru)电(dian)压限制了输(shu)入(ru)(ru)(ru)信号中的最(zui)大共(gong)(gong)模(mo)输(shu)入(ru)(ru)(ru)电(dian)压范(fan)围，在有干(gan)扰(rao)的情况(kuang)下，需要(yao)在电(dian)路设计中注(zhu)意这个问(wen)题。

9、共(gong)模抑制比

共模(mo)抑制比定(ding)义为当运放工作于线(xian)性区时，运放差模(mo)增(zeng)益(yi)与共模(mo)增(zeng)益(yi)的比值。

共模(mo)抑(yi)(yi)制比(bi)是一个(ge)极(ji)为重要的(de)指标，它能(neng)够抑(yi)(yi)制共模(mo)干扰信号。由(you)于共模(mo)抑(yi)(yi)制比(bi)很大，大多数运放的(de)共模(mo)抑(yi)(yi)制比(bi)一般在(zai)数万倍(bei)或(huo)更多，用数值(zhi)直接表示不方(fang)便比(bi)较(jiao)，所以一般采用分贝方(fang)式记录(lu)和比(bi)较(jiao)。一般运放的(de)共模(mo)抑(yi)(yi)制比(bi)在(zai)80~120dB之间。

10、电(dian)源电(dian)压抑制比

电(dian)源电(dian)压抑(yi)制(zhi)比定义为当(dang)运(yun)放工(gong)作于线性(xing)区时，运(yun)放输入失调电(dian)压随电(dian)源电(dian)压的变化比值。

电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)抑制(zhi)比(bi)反映(ying)了电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)变化对运放(fang)输出的(de)(de)影响。所以用作直流信(xin)号处(chu)理或是(shi)小(xiao)信(xin)号处(chu)理模(mo)拟(ni)放(fang)大时(shi)，运放(fang)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)需要作认真细致的(de)(de)处(chu)理。当然，共(gong)模(mo)抑制(zhi)比(bi)高的(de)(de)运放(fang)，能(neng)够补偿一(yi)部分电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)抑制(zhi)比(bi)，另外在使(shi)用双电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)供(gong)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)时(shi)，正(zheng)负电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压(ya)(ya)(ya)抑制(zhi)比(bi)可能(neng)不相同。

11、静态(tai)功耗

运(yun)放在给(ji)定电源电压(ya)下的静态功率，通常是无负载状态下。

这(zhei)(zhei)里(li)就会有个静态(tai)(tai)电流 IQ的(de)概念，静态(tai)(tai)电流其实(shi)就是指运放(fang)在空载(zai)工作时(shi)自身消(xiao)耗(hao)(hao)的(de)电流。这(zhei)(zhei)是运放(fang)消(xiao)耗(hao)(hao)电流的(de)最小(xiao)值（排(pai)除(chu)休眠状态(tai)(tai)）

12、摆率

运放(fang)(fang)转换速率定(ding)义为，运放(fang)(fang)接(jie)成闭环条件下(xia)，将一个大信号(hao)（含阶(jie)跃(yue)信号(hao)）输入到运放(fang)(fang)的输入端，从运放(fang)(fang)的输出端测(ce)得(de)运放(fang)(fang)的输出上(shang)升速率。

由于(yu)在(zai)转(zhuan)(zhuan)换(huan)期间，运(yun)(yun)放的(de)输入级处于(yu)开(kai)关状(zhuang)态，所(suo)以(yi)运(yun)(yun)放的(de)反(fan)馈回(hui)路不起作 用，也就是转(zhuan)(zhuan)换(huan)速率(lv)与闭环增(zeng)益无关。转(zhuan)(zhuan)换(huan)速率(lv)对(dui)于(yu)大信(xin)号处理是一个很(hen)重(zhong)要的(de)指标，对(dui)于(yu)一般运(yun)(yun)放转(zhuan)(zhuan)换(huan)速率(lv)SR<=10V/μs，高(gao)(gao)速运(yun)(yun)放的(de)转(zhuan)(zhuan)换(huan)速率(lv) SR>10V/μs。目前的(de)高(gao)(gao)速运(yun)(yun)放最高(gao)(gao)转(zhuan)(zhuan)换(huan)速率(lv)SR达到 6000V/μs。这用于(yu)大信(xin)号处理中运(yun)(yun)放选型。

13、增(zeng)益带(dai)宽(kuan)

（1）增益带宽积

增益带(dai)宽积，GBP，带(dai)宽与(yu)增益的积。

（2）单位增益带宽

运算放大(da)器放大(da)倍数(shu)为1时的(de)带宽。

单位增益带(dai)宽(kuan)(kuan)和(he)带(dai)宽(kuan)(kuan)增益积(ji)这两个(ge)概念有些相似，但不(bu)同。这里需要(yao)说明的(de)(de)是(shi)对电压反(fan)馈型运(yun)放来(lai)说，增益带(dai)宽(kuan)(kuan)积(ji)是(shi)一个(ge)常数，而(er)对于电流型运(yun)放来(lai)说却不(bu)是(shi)这样的(de)(de)，因为对于电流型运(yun)放而(er)言，带(dai)宽(kuan)(kuan)和(he)增益不(bu)是(shi)一个(ge)线(xian)性的(de)(de)关系。

14、输出阻抗

输(shu)出阻抗定(ding)义(yi)为，运(yun)放(fang)工作在线性(xing)区时，在运(yun)放(fang)的输(shu)出端加(jia)信号电(dian)(dian)压(ya)，这(zhei)个(ge)电(dian)(dian)压(ya)变化(hua)量与(yu)对应的电(dian)(dian)流变化(hua)量的比值(zhi)。在低频时仅指运(yun)放(fang)的输(shu)出电(dian)(dian)阻。这(zhei)个(ge)参数在开环(huan)的状态下测试。

15、等效输入噪声(sheng)电压(ya)

等效输(shu)入噪声电压(ya)定义为，屏蔽良好、无信号输(shu)入的(de)(de)的(de)(de)运放，在其(qi)输(shu)出端(duan)产生的(de)(de)任何交流(liu)无规则的(de)(de)干(gan)扰(rao)电压(ya)。

这个噪声(sheng)(sheng)电压折算到运放(fang)输入端时，就称为运放(fang)输入噪声(sheng)(sheng)电压（有(you)(you)时也用噪声(sheng)(sheng)电流表示(shi)）。对于宽带噪声(sheng)(sheng)，普通运放(fang)的输入噪声(sheng)(sheng)电压有(you)(you)效(xiao)值(zhi)约10~20μV。

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