我通過電子郵件以及在TI E2E論壇上看到的最常見的問題之一是：“對(duì)于這個(gè)應(yīng)用，我應(yīng)該選擇哪種運(yùn)放？”這個(gè)問題的難度很大：有數(shù)以千計(jì)的運(yùn)算放大器可供選擇，并且同時(shí)有無數(shù)的規(guī)格和功能需要考慮。
這種復(fù)雜性要求創(chuàng)建在線搜索和設(shè)計(jì)工具，而在線搜索和設(shè)計(jì)工具本身可能會(huì)很復(fù)雜（實(shí)際上有數(shù)十個(gè)過濾選項(xiàng)、復(fù)選框和滑塊）。反過來，這導(dǎo)致了快速搜索工具，預(yù)過濾結(jié)果和其他創(chuàng)新工具的創(chuàng)建，所有這些工具都旨在簡化選擇運(yùn)算放大器的過程。
本文的目的是說明一種簡化的過程，該過程集中于選擇運(yùn)算放大器時(shí)的三個(gè)主要考慮因素，如圖1所示。前兩個(gè)考慮因素是電源電壓（Vs）和靜態(tài)電流（IQ）的主要規(guī)格）及其相應(yīng)的規(guī)范。次要規(guī)范定義為直接依賴于主要規(guī)范的規(guī)范。選擇一個(gè)沒有適當(dāng)?shù)闹饕?guī)格和次要規(guī)格的運(yùn)算放大器可能不適用于該應(yīng)用。第三個(gè)也是最后一個(gè)考慮因素涉
及幾個(gè)常見的運(yùn)算放大器功能：封裝和價(jià)格。我還要澄清一下，本文的重點(diǎn)是通用和精密電壓反饋運(yùn)算放大器。
圖1運(yùn)放選擇注意事項(xiàng)
注意事項(xiàng)1：電源電壓
電源電壓（Vs或V-和V+）是主要規(guī)格，原因有兩個(gè)。首先，電源電壓必須與系統(tǒng)電壓兼容；否則，您將需要生成新的電壓軌。其次，電源電壓具有兩個(gè)重要的指標(biāo)：輸入共模電壓范圍（Vcm）和輸出擺幅/裕量（Vo或Vol/Voh）。 Vcm和Vo定義用于線性操作的輸入和輸出信號(hào)的范圍。如果輸入信號(hào)和輸出信號(hào)不在設(shè)備的線性工作區(qū)域內(nèi)，則說明您選擇了錯(cuò)誤的運(yùn)算放大器，而與所有其他規(guī)格無關(guān)。
圖2摘錄了數(shù)據(jù)表摘錄，其中摘述了運(yùn)算放大器的電源電壓如何定義線性工作區(qū)域并重點(diǎn)介紹了軌到軌輸入/輸出（RRIO）器件。 RRIO設(shè)備之所以受歡迎是因?yàn)樗鼈兺ǔ８子谑褂茫⒁馀c不同輸入級(jí)設(shè)計(jì)相關(guān)的權(quán)衡取舍。
圖2在OPA991數(shù)據(jù)表的摘錄中，Vcm和Vo取決于電源電壓軌（V-和V +）。
例如，圖2中具有±15V電源的運(yùn)算放大器的輸入共模范圍為-15.1V<14.8v（假設(shè)負(fù)載阻抗為2kΩ）。如果輸入信號(hào)和所需的輸出信號(hào)不在電壓范圍內(nèi)，則運(yùn)放和電源電壓的這種組合將不足以滿足設(shè)計(jì)要求。<="" p="">
考慮之二：靜態(tài)電流
靜態(tài)電流（Iq）是主要規(guī)格，因?yàn)樗鼤?huì)影響許多重要的次要規(guī)格，例如帶寬（BW）和壓擺率（SR）。帶寬和SR不足的運(yùn)算放大器會(huì)產(chǎn)生不良影響，例如壓擺引起的失真和非線性工作。因此，系統(tǒng)的電源必須提供足夠的電流，以使運(yùn)算放大器滿足性能要求。
通常，Iq與SR直接相關(guān)（較高的Iq會(huì)產(chǎn)生更多的帶寬和更快的SR）。有一些針對(duì)特定用例設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器（例如具有壓擺升壓的運(yùn)算放大器），但通常，上述IQ，帶寬和SR之間的關(guān)系仍然成立。表2列出了五個(gè)Iq值不斷提高的運(yùn)算放大器及其相應(yīng)的帶寬和SR典型值。作為一般經(jīng)驗(yàn)法則，請(qǐng)嘗試選擇應(yīng)用需要更多帶寬和SR約25％至30％裕量的運(yùn)算放大器，以解決工藝和溫度變化的問題。低失真設(shè)計(jì)將需要更多的帶寬和SR。
表1運(yùn)算放大器帶寬和SR與Iq增加的比較
注意事項(xiàng)3：功能
現(xiàn)在該看一下運(yùn)算放大器的功能了，主要包括封裝和成本。盡管大多數(shù)設(shè)計(jì)人員都希望使用最小的設(shè)備同時(shí)花費(fèi)最少的錢，但要考慮的一個(gè)方面是從包裝和成本的角度對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行過時(shí)的驗(yàn)證。
有很多原因?qū)е履赡苄枰谕度肷a(chǎn)多年后重新進(jìn)行設(shè)計(jì)，這些措施包括降低成本的措施，邊際設(shè)計(jì)，制造工藝變更和產(chǎn)品報(bào)廢。為準(zhǔn)備這些可能性，請(qǐng)考慮選擇標(biāo)準(zhǔn)封裝（SOIC，TSSOP，VSSOP）中的運(yùn)算放大器。越來越多的新封裝正成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗鼈兏。?jīng)濟(jì)，例如SON和SOT封裝。因此，請(qǐng)?jiān)谛庐a(chǎn)品中考慮實(shí)際占板面積。
具有適當(dāng)電源電壓，靜態(tài)電流，次要規(guī)格和功能的運(yùn)算放大器很可能非常適合您的設(shè)計(jì)。但是，許多其他規(guī)格會(huì)影響性能：失調(diào)電壓（Vos），電壓噪聲密度（en），電源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）。
下一次您要選擇運(yùn)算放大器的任務(wù)時(shí)，請(qǐng)首先考慮電源電壓，靜態(tài)電流以及后續(xù)的次要規(guī)格，以確保該器件在您的應(yīng)用中能夠正確運(yùn)行。確保驗(yàn)證輸入和輸出的線性操作，包括帶寬和SR的設(shè)計(jì)裕度，并考慮運(yùn)算放大器系列的設(shè)計(jì)和封裝靈活性。
本文作者：Peter Semig是德州儀器（TI）的通用放大器應(yīng)用經(jīng)理。 |
