大功率场(chang)效应管参数

一(yi)般(ban)来(lai)说在设(she)计中需要考虑的问题包(bao)括(kuo)1.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)供电(dian)(dian)电(dian)(dian)压(ya)大小(xiao)(xiao)和方式选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；2.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)封装选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；3.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)反(fan)馈(kui)(kui)方式，即是VFA(电(dian)(dian)压(ya)反(fan)馈(kui)(kui)运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang))还是CFA(电(dian)(dian)流反(fan)馈(kui)(kui)运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang))；4.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)带(dai)宽；5.偏置(zhi)(zhi)电(dian)(dian)压(ya)和偏置(zhi)(zhi)t电(dian)(dian)流选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；6温漂；7.压(ya)摆率；8.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)输入阻抗(kang)选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；9.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)输出驱动能力(li)大小(xiao)(xiao)选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；10.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)静态功耗(hao)，即ICC电(dian)(dian)流大小(xiao)(xiao)选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；11.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)噪声选(xuan)(xuan)择(ze)(ze)；12.运(yun)(yun)(yun)放(fang)(fang)驱动负(fu)载稳定时(shi)间等(deng)等(deng)。

偏置(zhi)电压和输(shu)入偏置(zhi)电流

在精密电(dian)路设计中，偏(pian)置电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)是一个关键因素。对于(yu)那些经常被忽视的参数，诸(zhu)如随温度而变化的偏(pian)置电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)漂移和电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)噪声等，也必(bi)须(xu)测定。精确的放大器要(yao)求偏(pian)置电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)的漂移小(xiao)于(yu)200μV和输入(ru)电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)噪声低于(yu)６nV/√Hz。随温度变化的偏(pian)置电(dian)压(ya)(ya)(ya)(ya)漂移要(yao)求小(xiao)于(yu)1μV/℃ 。

低偏置(zhi)电(dian)(dian)压的指标在高(gao)增益电(dian)(dian)路(lu)设(she)计中很重要(yao)，因为偏置(zhi)电(dian)(dian)压经过放(fang)大(da)(da)可能引起(qi)大(da)(da)电(dian)(dian)压输(shu)出(chu)，并会占据(ju)输(shu)出(chu)摆幅的一大(da)(da)部(bu)分。温度感应和张力测量电(dian)(dian)路(lu)便是利用(yong)(yong)精密放(fang)大(da)(da)器的应用(yong)(yong)实(shi)例。

低输(shu)(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)有(you)时是(shi)必需(xu)的(de)(de)。光接收系统中的(de)(de)放大(da)(da)器(qi)就必须(xu)具(ju)有(you)低偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)压和(he)低输(shu)(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。比如(ru)光电(dian)(dian)(dian)二极(ji)管的(de)(de)暗电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)为pA量级，所以放大(da)(da)器(qi)必须(xu)具(ju)有(you)更小的(de)(de)输(shu)(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)。CMOS和(he)JFET输(shu)(shu)入放大(da)(da)器(qi)是(shi)目前可用的(de)(de)具(ju)有(you)最小输(shu)(shu)入偏(pian)(pian)置(zhi)电(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)运算放大(da)(da)器(qi)。

因为我现在用的是光电池做(zuo)采(cai)集(ji)的系统，所以在使(shi)用中重点关心了(le)偏置电压和(he)电流。如果还有其(qi)他的需要，这时(shi)应该对其(qi)他参数也需要多考(kao)虑了(le)。

1、输入(ru)失调电压VIO

输入失调电压定义为集(ji)成运放输出(chu)端电压为零时(shi)，两(liang)个输入端之间所加的补偿电压。

输入(ru)失调电(dian)(dian)压(ya)(ya)实际上反映了运放内部(bu)的(de)电(dian)(dian)路对称(cheng)性，对称(cheng)性越(yue)好，输入(ru)失调电(dian)(dian)压(ya)(ya)越(yue)小(xiao)。输入(ru)失调电(dian)(dian)压(ya)(ya)是运放的(de)一个十(shi)分重要(yao)的(de)指(zhi)标，特别是精密运放或(huo)是用于直(zhi)流放大时。

输(shu)入失(shi)调(diao)电压的(de)温(wen)度漂移（又叫温(wen)度系数(shu)）定(ding)义为在给定(ding)的(de)温(wen)度范围内，输(shu)入失(shi)调(diao)电压的(de)变化(hua)与温(wen)度变化(hua)的(de)比值。

这个参数实际是(shi)输(shu)入(ru)失(shi)调电(dian)压的(de)(de)补充，便(bian)于(yu)(yu)计算在(zai)给定的(de)(de)工(gong)作范围内，放大(da)电(dian)路由于(yu)(yu)温度变(bian)化造成的(de)(de)漂(piao)(piao)移大(da)小。一般运放的(de)(de)输(shu)入(ru)失(shi)调电(dian)压温漂(piao)(piao)在(zai)±10~20μV/℃之间，精(jing)密运放的(de)(de)输(shu)入(ru)失(shi)调电(dian)压温漂(piao)(piao)小于(yu)(yu)±1μV/℃。

3、输(shu)入偏置电流IB

在使用(yong)运放(fang)(fang)(fang)中可能还会遇到一个(ge)输入偏置电(dian)(dian)流(liu)(liu)IB，输入偏置电(dian)(dian)流(liu)(liu)是指(zhi)第一级放(fang)(fang)(fang)大器输入晶体管的基(ji)极直(zhi)流(liu)(liu)电(dian)(dian)流(liu)(liu)。这个(ge)电(dian)(dian)流(liu)(liu)保(bao)证放(fang)(fang)(fang)大器工作(zuo)在线性范围，为放(fang)(fang)(fang)大器提供直(zhi)流(liu)(liu)工作(zuo)点。

输(shu)(shu)入偏置电流(liu)定义为(wei)当运放(fang)的(de)输(shu)(shu)出直流(liu)电压(ya)为(wei)零时，其(qi)两输(shu)(shu)入端的(de)偏置电流(liu)平均(jun)值。

输(shu)入(ru)(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)(zhi)电流对进行高阻(zu)信号放大(da)、积分电路等对输(shu)入(ru)(ru)阻(zu)抗有要求的(de)(de)地方有较大(da)的(de)(de)影响(xiang)。输(shu)入(ru)(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)(zhi)电流与制(zhi)造工(gong)艺有一(yi)定关(guan)系，其(qi)中双极型(xing)工(gong)艺（即上(shang)述的(de)(de)标准硅工(gong)艺）的(de)(de)输(shu)入(ru)(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)(zhi)电流在±10nA~1μA之间；采用(yong)场效(xiao)应管做(zuo)输(shu)入(ru)(ru)级的(de)(de)，输(shu)入(ru)(ru)偏(pian)(pian)置(zhi)(zhi)电流一(yi)般低于1nA。

对(dui)于(yu)(yu)双极性(xing)运放(fang)，该(gai)值离散性(xing)很(hen)大，但几乎不受温(wen)度影(ying)响；而对(dui)于(yu)(yu)MOS型运放(fang)，该(gai)值是栅极漏电流，值很(hen)小(xiao)，但受温(wen)度影(ying)响较大。

4、输入失调(diao)电流

输(shu)入失调(diao)电流(liu) offset current，是指两个(ge)差分输(shu)入端(duan)偏置电流(liu)的误(wu)差。

输(shu)入失调电(dian)流定(ding)义为(wei)(wei)当运放的输(shu)出直流电(dian)压为(wei)(wei)零时，其两(liang)输(shu)入端偏置电(dian)流的差值。

输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)同样反映(ying)了运(yun)(yun)放(fang)内部(bu)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)路(lu)对(dui)称性，对(dui)称性越好，输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)越小。输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)是(shi)运(yun)(yun)放(fang)的(de)(de)(de)(de)一(yi)个十分重要(yao)的(de)(de)(de)(de)指标(biao)，特别(bie)是(shi)精(jing)密运(yun)(yun)放(fang)或是(shi)用(yong)于(yu)直(zhi)流(liu)(liu)放(fang)大(da)(da)(da)时(shi)。输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)大(da)(da)(da)约(yue)是(shi)输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)偏置电(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)(de)(de)百分之一(yi)到十分之一(yi)。输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)对(dui)于(yu)小信号(hao)精(jing)密放(fang)大(da)(da)(da)或是(shi)直(zhi)流(liu)(liu)放(fang)大(da)(da)(da)有重要(yao)影(ying)(ying)响(xiang)，特别(bie)是(shi)运(yun)(yun)放(fang)外部(bu)采用(yong)较(jiao)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)阻（例如10k或更大(da)(da)(da)时(shi)），输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)对(dui)精(jing)度的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)响(xiang)可能超(chao)过输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)压对(dui)精(jing)度的(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)响(xiang)。输(shu)(shu)入(ru)(ru)(ru)失(shi)(shi)调(diao)(diao)(diao)电(dian)(dian)流(liu)(liu)越小，直(zhi)流(liu)(liu)放(fang)大(da)(da)(da)时(shi)中间零点偏移(yi)越小，越容(rong)易(yi)处理。所以对(dui)于(yu)精(jing)密运(yun)(yun)放(fang)是(shi)一(yi)个极(ji)为重要(yao)的(de)(de)(de)(de)指标(biao)。

5、输(shu)入(ru)阻抗

（1）差模输入阻抗

差模输入(ru)阻(zu)(zu)抗定(ding)义为，运放工(gong)作在线性区(qu)时，两输入(ru)端的(de)电(dian)(dian)压变化量(liang)与(yu)对(dui)应(ying)的(de)输入(ru)端电(dian)(dian)流(liu)变化量(liang)的(de)比值。差模输入(ru)阻(zu)(zu)抗包括输入(ru)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)和输入(ru)电(dian)(dian)容，在低(di)频时仅指输入(ru)电(dian)(dian)阻(zu)(zu)。

（2）共模输入阻抗

共(gong)模输(shu)入阻抗定义为，运放工作在输(shu)入信号时（即运放两输(shu)入端输(shu)入同一个信号），共(gong)模输(shu)入电压的变(bian)化(hua)量与对应的 输(shu)入电流(liu)变(bian)化(hua)量之比。在低频情况(kuang)下，它表现为共(gong)模电阻。

6、电(dian)压增(zeng)益

（1）开环电压增益

在(zai)不具负反馈情况下(开环(huan)(huan)路(lu)状况下)，运算放(fang)大(da)器的(de)放(fang)大(da)倍数称为(wei)(wei)开环(huan)(huan)增益，记作AVOL，有的(de)datasheet上写成(cheng)：Large Signal Voltage Gain。AVOL的(de)理想(xiang)值为(wei)(wei)无限大(da)，一般约为(wei)(wei)数千(qian)倍至数万倍，其表(biao)示法有使(shi)用dB及(ji)V/mV等。

（2）闭环电压增益

顾(gu)名(ming)思义，就是在有反(fan)馈的情况下，运算放大器的放大倍数。

7、输出电(dian)压摆幅

当运放(fang)工作于线性区时(shi)，在(zai)指定(ding)的负载(zai)下(xia)，运放(fang)在(zai)当前电(dian)源电(dian)压供(gong)电(dian)时(shi)，运放(fang)能够输出的最(zui)大电(dian)压幅度。

8、输入电(dian)压范围(wei)

（1）差模输入电压范围

最大差(cha)模输(shu)(shu)入电压定义为，运放两(liang)输(shu)(shu)入端允许(xu)加(jia)的(de)最大输(shu)(shu)入电压差(cha)。

当运放两输(shu)入端允(yun)许加(jia)的输(shu)入电压差超过(guo)最大(da)差模(mo)输(shu)入电压时，可能造(zao)成运放输(shu)入级损坏(huai)。

（2）共模输入电压范围

最大共(gong)模(mo)输(shu)入电(dian)压(ya)定义(yi)为，当(dang)运放(fang)工(gong)作于线性区时，在(zai)运放(fang)的共(gong)模(mo)抑制比特性显著变坏时的共(gong)模(mo)输(shu)入电(dian)压(ya)。

一般定义(yi)为当共(gong)(gong)模抑制比下(xia)降6dB 是(shi)所对应的共(gong)(gong)模输(shu)入电(dian)压(ya)(ya)作为最(zui)大共(gong)(gong)模输(shu)入电(dian)压(ya)(ya)。最(zui)大共(gong)(gong)模输(shu)入电(dian)压(ya)(ya)限制了输(shu)入信(xin)号中(zhong)的最(zui)大共(gong)(gong)模输(shu)入电(dian)压(ya)(ya)范围，在有干扰的情况下(xia)，需要在电(dian)路设(she)计中(zhong)注意这个问题(ti)。

9、共模抑(yi)制比

共模抑制(zhi)比定义为当(dang)运放工作于(yu)线性区时，运放差模增益与共模增益的比值。

共(gong)(gong)模抑(yi)制比(bi)是一个极(ji)为(wei)重要(yao)的(de)指标，它能够(gou)抑(yi)制共(gong)(gong)模干扰信号。由(you)于(yu)共(gong)(gong)模抑(yi)制比(bi)很大(da)，大(da)多数运放(fang)的(de)共(gong)(gong)模抑(yi)制比(bi)一般(ban)(ban)在(zai)数万倍或更多，用数值直接表(biao)示不方便比(bi)较(jiao)，所以(yi)一般(ban)(ban)采用分(fen)贝方式记录和比(bi)较(jiao)。一般(ban)(ban)运放(fang)的(de)共(gong)(gong)模抑(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(ya)抑制比定(ding)义为当运(yun)放(fang)工作于(yu)线性(xing)区时(shi)，运(yun)放(fang)输入失(shi)调电(dian)压(ya)随电(dian)源电(dian)压(ya)的(de)变化(hua)比值。

电(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压抑制(zhi)(zhi)比(bi)(bi)(bi)反(fan)映了(le)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)变化对运放输出的(de)(de)影响。所以用作直流信号处(chu)理或是小信号处(chu)理模拟(ni)放大时(shi)，运放的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)需要作认真(zhen)细致的(de)(de)处(chu)理。当然(ran)，共模抑制(zhi)(zhi)比(bi)(bi)(bi)高的(de)(de)运放，能(neng)够补偿一部分电(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压抑制(zhi)(zhi)比(bi)(bi)(bi)，另外在使用双电(dian)(dian)(dian)源(yuan)供电(dian)(dian)(dian)时(shi)，正负电(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)电(dian)(dian)(dian)源(yuan)电(dian)(dian)(dian)压抑制(zhi)(zhi)比(bi)(bi)(bi)可(ke)能(neng)不相同(tong)。

11、静态(tai)功耗

运(yun)放在给定电源电压下(xia)(xia)的静(jing)态(tai)功率，通常是无负载状态(tai)下(xia)(xia)。

这(zhei)里就会有个静态电(dian)流(liu) IQ的(de)概念，静态电(dian)流(liu)其(qi)实就是(shi)指运放在空载工(gong)作时自身消耗的(de)电(dian)流(liu)。这(zhei)是(shi)运放消耗电(dian)流(liu)的(de)最小(xiao)值(zhi)（排除(chu)休眠状(zhuang)态）

12、摆率

 运(yun)放(fang)转换(huan)速(su)率(lv)定义为，运(yun)放(fang)接成(cheng)闭环条件下，将一个大信号（含阶跃信号）输入(ru)到运(yun)放(fang)的(de)输入(ru)端(duan)，从(cong)运(yun)放(fang)的(de)输出端(duan)测(ce)得运(yun)放(fang)的(de)输出上升速(su)率(lv)。

由于(yu)(yu)在转(zhuan)换(huan)(huan)期间，运放(fang)的(de)输入级处(chu)于(yu)(yu)开关状(zhuang)态，所(suo)以运放(fang)的(de)反馈回路不起作(zuo) 用(yong)，也就是转(zhuan)换(huan)(huan)速率(lv)(lv)(lv)与闭环增益无关。转(zhuan)换(huan)(huan)速率(lv)(lv)(lv)对于(yu)(yu)大信号(hao)处(chu)理(li)是一个(ge)很(hen)重要(yao)的(de)指标，对于(yu)(yu)一般运放(fang)转(zhuan)换(huan)(huan)速率(lv)(lv)(lv)SR<=10V/μs，高(gao)(gao)速运放(fang)的(de)转(zhuan)换(huan)(huan)速率(lv)(lv)(lv) SR>10V/μs。目(mu)前的(de)高(gao)(gao)速运放(fang)最高(gao)(gao)转(zhuan)换(huan)(huan)速率(lv)(lv)(lv)SR达到 6000V/μs。这(zhei)用(yong)于(yu)(yu)大信号(hao)处(chu)理(li)中运放(fang)选(xuan)型。

13、增益带宽

（1）增益带宽积

增益带(dai)宽积，GBP，带(dai)宽与增益的积。

（2）单位增益带宽

运算放大器放大倍数为(wei)1时的带(dai)宽。

单位(wei)增(zeng)(zeng)益带(dai)宽(kuan)和(he)带(dai)宽(kuan)增(zeng)(zeng)益积这两个(ge)概念有些相(xiang)似，但不(bu)同。这里需要说明的(de)是对(dui)电压(ya)反馈型(xing)运(yun)放来(lai)说，增(zeng)(zeng)益带(dai)宽(kuan)积是一(yi)(yi)个(ge)常数，而对(dui)于电流型(xing)运(yun)放来(lai)说却不(bu)是这样的(de)，因(yin)为对(dui)于电流型(xing)运(yun)放而言，带(dai)宽(kuan)和(he)增(zeng)(zeng)益不(bu)是一(yi)(yi)个(ge)线性(xing)的(de)关系。

14、输出阻抗

输(shu)出阻抗定义为(wei)，运(yun)放工(gong)作(zuo)在(zai)线性(xing)区时(shi)，在(zai)运(yun)放的(de)输(shu)出端(duan)加信号电(dian)压，这个电(dian)压变(bian)化(hua)量(liang)与对(dui)应的(de)电(dian)流(liu)变(bian)化(hua)量(liang)的(de)比值(zhi)。在(zai)低(di)频时(shi)仅指运(yun)放的(de)输(shu)出电(dian)阻。这个参(can)数在(zai)开环的(de)状态下(xia)测试(shi)。

15、等效输(shu)入(ru)噪(zao)声电压

等效输入噪声电压定(ding)义为，屏蔽(bi)良好、无(wu)信(xin)号输入的的运放，在(zai)其(qi)输出(chu)端产(chan)生的任何交流(liu)无(wu)规(gui)则的干扰电压。 

这个(ge)噪(zao)(zao)声电压(ya)折(zhe)算到运放(fang)输入(ru)端(duan)时(shi)，就称为运放(fang)输入(ru)噪(zao)(zao)声电压(ya)（有时(shi)也用(yong)噪(zao)(zao)声电流表(biao)示）。对于宽带噪(zao)(zao)声，普通运放(fang)的(de)输入(ru)噪(zao)(zao)声电压(ya)有效值约10~20μV。

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