实际放大器需要考虑的问题

第第页实际放大器需要考虑的问题（1）直流失调图1所示的一个反相放大器附加有两个偏流I．Ia和Ib以及输入失调电压Vdc。双极晶体管输入级需要从输入端吸收一些电流才能工作。而CMOS类型输入级有更高的输入阻抗，吸收的偏置电流很小，但失调电压较双极类型的高。输入失调电压导致输出失调电压的产生，此电压等于Vd乘上闭环增益。Vdc的极性是随机的，其典型值一般小于10mV。

两个偏流电流大致相等，但仍稍有差别，即存在失调电流Io。图1电路中，Io在输入端产生一个附加的误差电压，其值为IaReq,此处

同相输入端的偏移电流Ib没什么影响，为了减小Ia的影响，必须避免使用高值的Req。

图2是一个更常见的电路，它在同相端与地之间引入了一个阻值为F．的电阻，它不影响总增益，但它可以把等于IbReq的直流失调电压引到同相输入端。因为此放大器是一个差动装置，由失调电流引起的纯误差电压为（Ia—Ib）Req即IoReq.又因为Ia和Ib的典型值为80nA，凡在200nA的范围内，所以可以减小为原来的1／4。

图2偏置电流引起直流失调的最小化

在图3所示的同相放大器电路中，比值R2／R1由增益公式（10．13）决定。但实际上R1和R2几乎可为任意值，且可以按其并联电阻Req近似等于同相输入端的直流负荷，即所有并联在同相端与交流地之间电阻的方式选择。

通常，对于中等的闭环增益或交流耦合电路，直流失调的影响小。在一些重要的应用中，例如用于恢复低电平直流成分的精密有源低通滤波器中，可采用上面讨论的方法。一些放大器备有直流失调调零输入端。

（2）带宽和增益带宽通常用开环增益等于1的频率，即单位增益带宽给出。由于增益是1，这个数值也是增益带宽积。根据经验，带宽至少应该是最高工作频率的lO倍。开环增益应该比要求的闭环增益高至少20dB，以降低放大器本身的限制。然而，过高的增益或者带宽可导致放大器对PCB版布局布线的灵敏度和对电抗负载的不稳定性。对大多数应用，许多通用的中等增益和有限带宽放大器是最适合和鲁棒性最好的。

（3）摆率限制用一个运算放大器来输出一个大振幅的高频正弦波时，其输出接近一个

三角波。这种现象称为“摆率限制”，该三角波的斜率被称为“摆率”。根据放大器类型的不同，典型值从1～100V／μs不等。如果输出电压的峰－峰值小，则摆率的影响也小。如果补偿在外部，对给定的闭环增益使用所需要的最小频率补偿也能够扩展频带。

（4）噪声在运算放大器的输入端有两个等效的噪声源：噪声电压和噪声电流。典型的噪声电压和噪声电流分别在；噪声电流乘以运放输入端的戴维南等效电阻转换为电压。两个噪声源都通过整个电路，包括与频率有关的反馈元件的传递函数反映到运放的输出端，以决定噪声是否可接受。有些运放有低噪声特性。同样，使用尽可能低的电阻值也可以降低热噪声的成分。

（5）供电电源考虑大多数集成运算放大器要求用对称电源，一般是从±5V到±18V。实际电压值并不重要，运算放大器的输出幅值必须小于电源电压几V，才可避免输出波形削断。当然，电源也不能超过其额定值。CMOS类型运放可以有轨到轨的输出范围，并可以在单电源下工作。实际上，运放的供电电压并不一定必须是双极型或者对称的。一个运放±10V的供电电压等同于一个运放负供电端接地、正供电端接＋30V的单30V供电。输入端必须偏置在放大器的共模范围内。然而，由于大多数信号都在参考地电位上下变化，对地对称的双电源供电因不需要偏置而很方便。使用低至±1.5V！的供电电压的运放由于可以在电池供电下工作，也被称为单供电器件。

为了确保稳定，正负电源对高频必须有充分的旁路接地。大多数情况下，选择0.1μF的

陶瓷电容或10μF的钽电容