通常情況下,在設計集成運放應用電路時,沒有必要研究運放的內部電路,而是根據(jù)設計需求尋找具有相應性能指標的芯片。因此,了解運放的類型,理解運放的主要性能,是正確選擇運放的前提。集成運放參數(shù)非常多,因此對應的種類和型號也很多,如何選型一直是眾工程師頭痛的問題。在進行電路設計時選用何種類型和型號,應根據(jù)系統(tǒng)對電路的要求加以確定。在通用型滿足要求時,應盡量選用通用型,因其價格低、易于購買。專用型運放是某一項性能指標較高的運放,它的其他性能指標不一定高,有時甚至可能比通用型運放還低,選用時應充分注意。此外,選用時除滿足主要技術性能參數(shù)外,還應考慮性能價格比。性能指標高的運放,價格也會較高。在選用時無特殊要求,應優(yōu)先選用通用型和多運放型的芯片。
集成運放按供電方式可分為雙電源供電和單電源供電,在雙電源供電中又分正、負電源對稱型和不對稱型供電。按集成度(即一個芯片上運放個數(shù))可分為單運放、雙運放和四運放,目前四運放日益增多。按制造工藝可將運放分為雙極型、COMS 型和 BiMOS 型,雙極型運放一般輸入偏置電流及器件功耗較大,但由于采用多種改進技術,所以種類多、功能強;CMOS 型運放輸入阻抗高、功耗小,可在低電源電壓下工作,初期產品精度低、增益小、速度慢,但目前已有低失調電壓、低噪聲、高速度、強驅動能力的產品;
(1)設計目標的綜合考慮
設計者必須綜合考慮設計目標的信號電平,閉環(huán)增益,要求精度,所需帶寬,電路阻抗,環(huán)境條件及其他因素,并把設計要求的性能轉換成運放的參數(shù),建立各個參數(shù)的取值以及它們隨溫度、時間、電流電壓等變化的范圍。
(2)深刻理解電路手冊中特性指標的意義
不同的制造商可能給出不同的特性指標,這些指標可能是通過不同的測量技術獲得的,這就給運放的選擇帶來了困難。為避免這些困難,設計者必須深刻理解電路手冊中特性指標的意義,同時必須了解這些參數(shù)是如何測得的,然后把這些特性指標轉換成對設計要求有意義的參數(shù)。
(3)選擇具有最優(yōu)性能價格比的運放
設計者必須把設計目標的性能、所選擇器件的性能指標與價格聯(lián)系起來,以最低的價格獲得符合設計目標提出的物理、電氣和環(huán)境要求。
(4)信號源的性質
根據(jù)信號源是電壓源還是電流源,內阻大小、輸入信號的幅值及頻率的變化范圍等,選擇運放的差模輸入電阻、-3 dB 帶寬(或單位增益帶寬)、轉換速率 SR 等指標參數(shù)。
(5)負載的性質
根據(jù)負載電阻的大小,確定所需運放的輸出電壓和輸出電流的幅值。對于容性負載或感性負載,還要考慮它們對頻率參數(shù)的影響。
(6)精度要求
對模擬信號的處理,如放大、運算等,往往提出精度要求;如電壓比較,往往提出響應時間、靈敏度要求。根據(jù)這些要求選擇運放的開環(huán)差模增益、失調電壓 、失調電流及轉換速率 SR 等指標參數(shù)。
不同類型運放組成近百種運放系列,其中一部分是通用的,稱為通用型運放:另一部分為特殊應用提供優(yōu)化特性,稱為專用型運放。通用型運放的各項性能指標都比一般的分立元件直接耦合放大電路有所改善,大致能夠滿足中等精度的要求,一般情況。下無須調零即可使用。專用型運放為了適應特殊應用場合而具有優(yōu)化特性。根據(jù)專用型運算放大器的性能指標,運算放大器可分為:低噪聲運放、精密運放、高速運放、低偏置電流運放、低漂移運放、低功耗/微功耗運放等?,F(xiàn)在說明幾種不同類型的專用型運放及其應用技術。