運放參數的詳細解釋和分析

輸入偏置電流和輸入失調電流

一般運放的datasheet中會列出衆多的運放參數,有些易於理解,我們常關注,有些可能會被忽略了。在接下來的一些主題裏,將對每一個參數進行詳細的說明和分析。力求在原理和對應用的影響上把運放參數闡述清楚。由於本人的水平有限,寫的博文中難免有些疏漏,希望大家批評指正。

         第一節要說明的是運放的輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .衆說周知,理想運放是沒有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .的。但每一顆實際運放都會有輸入偏置電流Ib和輸入失調電流Ios .我們可以用下圖中的模型來說明它們的定義。

         輸入偏置電流Ib是由於運放兩個輸入極都有漏電流(我們暫且稱之爲漏電流)的存在。我們可以理解爲,理想運放的各個輸入端都串聯進了一個電流源,這兩個電流源的電流值一般爲不相同。也就是說,實際的運入,會有電流流入或流出運放的輸入端的(與理想運放的虛斷不太一樣)。那麼輸入偏置電流就定義這兩個電流的平均值,這個很好理解。輸入失調電流呢,就定義爲兩個電流的差。

         說完定義,下面我們要深究一下這個電流的來源。那我們就要看一下運入的輸入級了,運放的輸入級一般採用差分輸入(電壓反饋運放)。採用的管子,要麼是三級管bipolar,要麼是場效應管FET。如下圖所示,對於bipolar,要使其工作在線性區,就要給基極提供偏置電壓,或者說要有比較大的基極電流,也就是常說的,三極管是電流控制器件。那麼其偏置 電流就來源於輸入級的三極管的基極電流,由於工藝上很難做到兩個管子的完全匹配,所以這兩個管子Q1和Q2的基極電流總是有這麼點差別,也就是輸入的失調電流。Bipolar輸入的運放這兩個值還是很可觀的,也就是說是比較大的,進行電路設計時,不得不考慮的。而對於FET輸入的運放,由於其是電壓控制電流器件,可以說它的柵極電流是很小很小的,一般會在fA級,但不幸的是,它的每個輸入引腳都有一對ESD保護二極管。這兩個二極管都是有漏電流的,這個漏電流一般會比FET的柵極電流大的多,這也成爲了FET輸入運放的偏置電流的來源。當然,這兩對ESD保護二極管也不可能完全一致,因此也就有了不同的漏電流,漏電流之差也就構成了輸入失調電流的主要成份。

 

下面列表中上表是bipolar的LM741的輸入偏置電流和輸入失調電流,這個電流流到外面電阻,即使是K歐級的,也會產生幾十uV的失調電壓,再經放大,很容易就會使輸出的電壓誤差到mV級。下表則是CMOSFET的OPA369的輸入偏置電流和輸入失調電流,這兩個值要小的多了,比較好的COMS運放輸入偏置電流和輸入失調電流的典型值可以做到小於1pA的目標。

 

         這裏還要強調的是,ESD的反向漏電流是與其反相電壓有關的。因此當Vin=(Vcc-Vss)/2 時,加在兩個ESD保護二極管的電壓相當,他們的反向電流可以認爲是近似相等的,此時理想情況是無電流流入或流出的,實際情況是電流達到最小值。因此這時有最小的偏置電流,當運放輸入端電壓Vin不等於(Vcc-Vss)/2,勢必造成一個二極管的反向電壓高,另一個低,此時兩個二極管的反向漏電流就不等了,這個差電流就會構成了輸入偏置電流的主要成份。這個現場稱爲領節效應。因此要使FET輸入偏置電流最小,就要把共模電壓設置在(Vcc-Vss)/2處。

         上面分析了定義和來源。下面就要說說這兩個參數對電路的影響了,輸入偏置電流會流過外面的電阻網絡,從而轉化成運放的失調電壓,再經運放話後就到了運入的輸出端,造成了運放的輸入誤差。這也就說明了,在反向放大電路中,爲什麼要在運放的同相輸入端連一個電阻再接地的原因。並且這個電阻要等於反向輸入端的電阻和反饋電阻並聯後的值。這就是爲了使兩個輸入端偏置電流流過電阻時,形成的電壓值相等,從而使它們引入的失調電壓爲0。這樣說,太抽象了,還是看下面一組圖容易理解一些。

 

         再有一點,對於微小電流檢測的電路,一般爲跨阻放大電路,如光電二極管的探測電路,一般有用光信號都比較微弱轉化的光電源信號更微弱,常常爲nA級甚於pA級。這個電路的本意是想讓光電流向反饋電阻流動從而在放大電路輸出端產生出電壓。如果選用的運放的輸入偏置電流過大,剛這個微弱的光電流會有一部分流入到運放的輸入端,而達不到預設的I/V線性轉化。

        還需要注意的一點時,許多運放的輸入失調電流會隨着溫度的變化而變化,如下圖所示OPAl350的輸入失調電流會在高於25度時快速的升高。在100度時的輸入偏置電流是25度時的幾百倍。如果設計的系統是在很寬的溫度範圍內工作,這一因素不得不考慮。

以上囉囉嗦嗦的講了運放的輸入偏置電流和失調電流,希望對大家有用。下一節中將詳細剖析其它參數。

上一節講了運放輸入偏置電流和輸入失調電流。這一節給出輸入偏置電流測量方式。 總體來說主要有兩種測試方法, 一種是讓輸入偏置電流流入一個大的電阻,從而形成一個失調電壓,然後放大失調電壓並進行測量,這樣就可以反算出輸入偏置;另一種方法是讓輸入偏置電流流入一個電容,用電容對這個電流進行積分,這樣只要測和電容上的電壓變化速率,就可以計算出運放的偏置電流。

先介紹第一種方法,具體電路如下圖所示,C1是超前補償電容以防止電路的振盪,根據實際電路選擇。OP2是測試輔助運放,需選低偏置電壓和低偏置電流的運放。測試步驟和原理下面一步一步進行推算。

(1)首先測試運放的失調電壓。關閉S1和S2,測試出OP2運放的輸出電壓記下Vout 。則輸入失調電壓爲:

(2)打開S2,待測運放的Ib+流入R2,會形成一個附加的失調電壓Vos1,測試出OP2運放的輸出電壓記下Vout1。則運放同向輸入失調電壓爲:

(2)關閉S2,打開S1,待測運放的Ib-流入R1,會形成一個附加的失調電壓Vos2,測試出OP2運放的輸出電壓記下Vout2。則運放反向輸入失調電壓爲:

 

(4)運放輸入偏置電流爲

Ib=[(Ib+)+(Ib-)]/2

 運放輸入失調電流爲

Ios=(Ib+)-(Ib-)

這種測試方法有幾個缺點,一個是使用了很大的電阻R1和R2,一般會是M歐級,這兩個電阻引入了很大的電壓噪聲。受到電阻R1和R2的阻值的限制,難以測得FET輸入運放的偏置電流。

 第二種方法測試方法,是讓運放的輸入偏置電流流入電容,具體測試如下圖。從圖中的公式很容易理解測試的原理,這個測試的關鍵,是選取漏電流極小的電容。

(1)打開S1,IB+流入電容C,用示波器觀察Vo的變化,結果如下圖,按上圖的方法就可以計算出IB+。

 

ΔV /mV

Δt /s

C /nF

Ib /nA

No.1 IB+

166

6.68

9.54

0.237072

(2)關閉S1打開S2,IB-流入電容C,用示波器觀察Vo的變化,結果如下圖,可以計算出IB-。

(3)再根據定義就可以計算出運放的輸入偏置電流和失調電流。

 

ΔV /mV

Δt /s

C /nF

Ib /nA

No.1 IB-

44

3.22

9.54

0.13036

            這種測試方法可以測得fA級的失調電流。測試時需要選用低漏電流的電容,推薦使用極低漏電流的特氟龍電容,聚丙烯(PP)電容或聚苯乙烯電容。

            再分享一個經驗,就是貼片電容在焊接過程中,由於引腳可能殘留焊錫膏等雜質,會使FET運放的漏電流大大的增加。曾經測試一個偏置電流爲小於10pA級的運放,由於沒有對引腳 進行清洗,結果測得結果出現了很大的誤差,或者叫差錯,達了nA的水平了。

在運放的應用中,不可避免的會碰到運放的輸入失調電壓Vos問題,尤其對直流信號進行放大時,由於輸入失調電壓Vos的存在,放大電路的輸出端總會疊加我們不期望的誤差。舉個簡單,老套,而經典的例子,由於輸入失調電壓的存在,會讓我們的電子秤在沒經調校時,還沒放東西,就會有重量顯示。我們總不希望,買到的重量與實際重有差異吧,買蘋果差點還沒什麼,要是買白金戒指時,差一克可是不少的money哦。下面介紹一下運放的失調電壓,以及它的計算。最後再介紹一些TI的低輸入失調電壓運放。不足之處,多多拍磚。

       理想情況下,當運放兩個輸入端的輸入電壓相同時,運放的輸出電壓應爲0V,但實際情況確是,即使兩輸入端的電壓相同,放大電路也會有一個小的電壓輸出。如下圖,這就是由運放的輸入失調電壓引起的。

        當然嚴格的定義應爲,爲了使運放的輸出電壓等於0,必需在運放兩個輸入端加一個小的電壓。這個需要加的小電壓即爲輸入失調電壓Vos。注意,是爲了使出電壓爲0,而加的輸入電壓,而不是輸入相同時,輸出失調電壓除以增益(微小區別)。

         運放的輸入失調電壓來源於運放差分輸入級兩個管子的不匹配。如下圖。受工藝水平的限制,這個不匹配是不可避免的。差分輸入級的不匹配是個壞孩子,它還會引起很多其他的問題,以後介紹。

 

        曾經請教過資深的運放設計工程師,據他講,兩個管子的匹配度在一定範圍內是與管子的面積的平方根成正比,也就是說匹配度提高爲原來的兩倍。面積要增加四倍,當到達一個水平時,即使再增加面積也不會提高匹配度了。提高面積是要增加IC的成本的哦。所在有一個常被使用的辦法,就是在運放生產出來後,進行測試,然後再Trim(可以理解爲調校了)。這樣就能使運放的精度大在提高。當然,測試和Trim都是需要成本的哦。所以精密運放的價格都比較貴。這段只當閒聊,呵呵。

        我們關注輸入失調電壓,是因爲他會給放大電路帶來誤差。下面就要分析它帶來的誤差。在計算之前,我們再認識一個讓我們不太爽的參數,失調電壓的溫漂,也就是說,上面提到的輸入失調電壓會隨着溫度的變化而變化。而我們的實際電路的應用環境溫度總是變化的,這又給我們帶來了棘手的問題。下表就是在OPA376 datasheet上截取下來的參數。它溫漂最大值爲1uV/℃(-40℃to 85℃)。一大批運放的Vos是符合正態分佈的,因此datasheet一般還會給出offset分佈的直方圖。

 

       當溫度變化時,輸入失調電壓溫漂的定義爲:

 

     剛忘記了另一個重要的參數,就是運放輸入失調電壓的長期漂移,一般會給出類似uV/1000hours或uV/moth等。有些datasheet會給出這一參數。

     下面舉例計算一下OPA376,在85℃時的最大失調電壓,主要是兩部分,一部分是25度時的輸入失調電壓,另一部分是溫度變化引起的失調電壓漂移。

具體步聚如下圖。從結果來看似1uV/℃溫漂,在乘上溫度變化時,就成爲了誤差的主導。因此,如果設計的電路在寬的溫度範圍下應用,需在特別關注溫漂。

 

Vos(85℃)= 25uV+60uV=85uV.

如果放大電路的Gain改爲100,則最大輸出失調電壓就爲8.5mV。這是最差的情況。

        關於輸入失調電壓的測試在"運放參數的詳細解釋和分析-part2,如何測量輸入偏置電流Ib,失調電流Ios"中有介紹,感興趣的話,可以去看看。還有簡單的測試方法,如下圖:

Vos = Vout/1001

        需要提醒的是,使用簡易方法測試單電源運放的輸入失調電壓時,需要將輸入端短路並提供一個低噪聲的穩定電壓偏置。如下圖。

        TI的運放水平在全球一直處於領選地位,下面列一些TI的低溫漂運放,它們的最大漂移只有0.05uV/℃。輸入失調電壓Vio最大值只有5uV。

OPA734 

OPA735 

OPA334 

OPA335

還有一些溫漂很小的運放,

OPA333OPA188

感興趣的可以在下面的列表中找到。

http://www.ti.com.cn/paramsearch/cn/docs/parametricsearch.tsp?family=analog&familyId=3028&uiTemplateId=NODE_STRY_PGE_T

 

本文不是研究運放的噪聲理論,TI的資深應用經理Art Kay已經寫過一系列的文章來分析運放的噪聲,相信大多數模擬電路工程師都讀過。這一系列文章已經發表在http://www.analogzone.com網站上。國內還有工程師把它翻譯成中文。名稱爲“運算放大器電路固有噪聲的分析與測量(TI合集).pdf”。感興趣的話可以下載下來讀一下。

 今天主要從自上而下的角度分析一下運放電路的噪聲組成,計算時幾個主意要點和繁索的地方、最主要的是提供給大家一個方便的計算小工具,很好用,讓噪聲計算變的簡單。

運放構成的反向放大電路中,噪聲主要來源於三個方面

(1)      運放的輸入噪聲電壓en(在datasheet中有數據和曲線)

(2)      運放的輸入電流噪聲in(在datasheet中同樣可以找到數據和曲線)。這需要流過電阻後轉化爲電壓噪聲。

(3)      設置放大倍數的電阻R1和Rf的熱噪聲,也就是可以通過經典公式算出來的。Noise =√(4kTKRΔf)。這是不可避免的。很多情況下會成爲主要噪聲來源。

 

運放噪聲的計算就是將這三個值一一求出來,由於這些噪聲是不相關的。它們的矢量和即爲運放的總輸入噪聲。再乘上噪聲增益就可以得到輸出端噪聲,公式如下。看似簡單實則很麻煩。

我們將計算得來和輸入總噪聲加到理想運放的正輸入端,就得到了運放的噪聲模型。注意,是正輸入端哦,因此不管同向放大電路,還是反向放大電路對噪聲的增益均爲G=1+Rf/R1。我們可以簡單理解爲噪聲是疊加到運放輸入端的一個信號。如下圖

上面說了一個重要問題,運放的噪聲增益。還要一個重要問題,運放的噪聲帶寬,datasheet中給出的運放噪聲參數一般爲譜密度值如1.1nV√Hz。也就是說,需要對它在噪聲帶寬中進行積分纔可以得到噪聲的RMS電壓值。噪聲帶寬不同於信號的-3dB帶寬。確切的說是Brickwall 濾波器的帶寬。簡單說,就是把實際的濾波器響應曲線,在保證包含面積不變時轉化成理像低通濾波器時的帶寬。好在我們可以查表得到,N階濾波器的-3dB帶寬與Brickwall 濾波器的帶寬換算係數。如下表

Number of Poles  in Filter

Kn

AC Noise Bandwidth Ratio

1

1.57

2

1.22

3

1.16

4

1.13

5

1.12

看上去好麻煩,不要急,還有更麻煩的事,就是運放的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲,是與頻率有關的,在極低頻率時(0.1Hz-10Hz)主要是1/f噪聲,以後主要是白噪聲,如下圖,

需要對其分段積分。在Art Kay的Op-Amp Noise Calculation and Measurement.ppt(可以google到,TI官網上也有)。有一個計算實例,感興趣的可以找個運參照計算一下。

賣了半天關子,下面隆重推薦由Bruce, Trump剛剛設計完成的一個運放電路噪聲計算器。就是一個excel表,可以在下面的頁面中下到。

http://e2e.ti.com/blogs_/b/thesignal/archive/2013/03/03/1-f-noise-the-flickering-candle.aspx

如下圖是噪聲電壓的計算,只要輸入1/f噪聲在特定頻率的值,和平坦噪聲的值,就可以計算出不同頻率下的噪聲密度。輸入頻帶的起止頻率,就可以分析出這下頻帶內各個噪聲的貢需率。

下圖是計算同向放大電路的噪聲密度的方法(以OPA627爲例),只需輸入信號源電阻,運放電壓噪聲,運放電流噪聲,電阻值和溫度,就可以計算出來輸出電路的噪聲密度,這大大提高了計算效率。計算結果同樣給出了各個噪聲源的貢需率,方便我們進行噪聲優化設計。

 

 

    這一小節談談運放的電源抑制比。在理想運放中,運放的特性不會隨電源電壓的變化而變化。當然,分析理想運放時,我們使用的電源,也會被假設成理想電源。但實際情況並非如此,實際的運放,電源電壓發生變化時,總會引起運放參數的變化。這就引出運放的一個重要參數,運放的電源抑制比PSRR。維基百科中給出了PSRR的詳細定義,就是當運放的電源電壓發生變化時,會引起運放的輸入失調電壓的變化,(又是失調電壓),這兩個變化的比就是運放的PSRR。如下式

        通常用dB表示。PSRR = 20log(⊿Vcc/⊿Vios)。有些數據手冊中,也會通過失調電壓對電源變化的比來表示。單位一般用uV/V。如下圖,是OPA365的datasheet中的表示,這個也不難理解。我們不用爲找不到上式定義的比率dB值,而感動傷心。這兩種表示方法,都可以讓我們清楚的理解到運放對電源電壓變化的抑制能力。

        PSSR爲有限值的原因,也是來源於運放差分輸入管的不完全匹配。下面着重討論它的影響。如下圖是對OPA376運放的一個計算實例。當電源電壓變化500mV時,就會引起輸入失調電壓10uV的變化,如果放大倍數爲2,剛輸出端變會產生20uV的變化。一些電路放大的倍數更大,則輸出失調電壓變更大。這足以使一個輸送給16bitsADC的信號產生誤差。(16位ADC的一個LSB對應的變化爲15ppm of FSR)。

 

面一節討論的是直流DC電源抑制比。實際的應用電路中,運放的電源電壓可能是不變的。

        下面就來分析另一個關鍵的參數,運放交流電源抑制比AC-PSRR。這個參數相對在實際的應用電路中顯得更有價值,卻時常被我們忽略。運放的datasheet參數表格中往往給出的是直流PSRR。而AC-PSRR往往以圖表的形式給出,我們常常忽略了圖表中的信息。然而,被我們忽略的常常是關鍵。下圖是OPA376的datasheet中的PSRR圖表,從圖表中我們可以看出兩點信息:(1)PSRR是隨電源交流頻率的上升而下降的,(2)正負電源的AC-PSRR不同。

       以上兩點會在應用電路中引起令人不快的問題,下圖是說明了一個在電源上出現的峯峯值爲100mV,頻率爲20kHz的紋波,會使放大電路的輸出端增加一個20uV,20kHz的噪聲信號。

       通常,運放的應用電路中使用線性電源對運放供電,對運放的電源進行濾波。但在一些手持式設備爲了提高效率,降低功耗,不得不使用開關電源對運放供電,開關電源的頻率往往超過100kHz,甚至到MHz的水平。在這個頻率點上,運放的PSR能力下降的非常快。如OPA376在100kHz時,PSRR只有50dB了。與高於100dB的DC-PSRR相去甚遠。另一個問題在單電源的手批設備中,開關電容的“buck-boost”常被用來將正電源轉化爲負電源。看到上圖中運放對負向電源的AC-PSRR後,會讓我們出點冷汗了。

        運放的PSRR就要是指電源電壓變化引起輸入失調電壓的變化。因此可以參照測量失調電壓的方法測量PSRR。把電源電壓變化一個⊿Vcc,然後測量計算⊿Vios,就可以計算出PSRR。

        上面提到運放使用開關電源供電時,由於PSRR隨頻率的上升而下降。使得運放在輸出端有很大的紋波噪聲。下面提供一個簡單的辦法,只適合於低功耗的運放。在DC-DC輸出的電源與運放的電原之間加一個小電阻(如下圖),如果運放的功耗小於5mA。則這個10歐電阻產生的壓降小於50mV。

        下面看一下這個電路的效果如下圖,在100kHz時頻響爲-36dB這相當於給運放增加了36dB的PSRR。這個功耗損失換取這個效果還是很值得的。

        另一個有效的方法是,使串心電容給電源濾波,串心電容是一種三端電容,但與普通的三端電容相比,由於它直接安裝在金屬面板上,因此它的接地電感更小,幾乎沒有引線電感的影響,另外,它的輸入輸出端被金屬板隔離,消除了高頻耦合,這兩個特點決定了穿心電容具有接近理想電容的濾波效果。關於串心電容,感興趣的可以查閱相關資料。我們也會在論壇中分享TI工程師應用三端電容給開關電源濾波的文章。

運放的共模擬製比,是常被大家關注的一個運放參數,尤其是在差分放大器和儀表放大器中。但這一小節只討論運放的共模抑制比,以及CMRR帶來給運放的誤差。關於差分放大器和儀表放大器,以後另文討論。

      在開始討論運放的共模抑制比,我們先了解一下運放的共模輸入電壓,運放的共模輸入電壓是指運放的兩個輸入引腳電壓的平均值,注意是“平均值”,這一點很重要,如下圖所示。對於雙極性輸入級的運放,運放的共模輸入電壓,一般達不到電源軌。而有些rail to rail輸入運放的共模電壓是可以達到電源軌的。

       在理想運放中,運放的差模放大倍數爲無窮大,共模放大倍數爲0。理想總是美好的,現實總是殘酷的。因此實際運放確不是這樣的,實際運放的差模放大倍數也不會是無窮大,共模放大倍數也不會是零。我們就這樣定義運放的共模抑制比(CMRR),差模增益與共模增益的比,如下式

還有一個參數非常常見,就是CMR,它其實是CMRR的對數表示,如下式:

 

不過這兩個參數經常被混用。我們只要瞭解他們都是在表示,運放對共模信號的抑制能力就可以了。

運放只所以會對共模信號能夠進行放大,當然這是我們不期望的,但也是不可避免的。主要來源於下面幾個原因:

(1)      運放差入輸入級的不匹配。這又可分爲以下的原因引起的不匹配:

1)      源極或漏極電阻的不匹配,

2)      信號源電阻

3)      柵極-漏極之間的結電容

4)      正向跨導的不匹配

5)      柵極漏電流

(2)      拖尾電流源的輸出阻抗

(3)      拖尾電流源的寄生電容會隨頻率的變化而變化

下面我們就挑幾個上面的原因看一下它們的影響:

(1) 電阻的不匹配,如下圖所示,由於電阻的不匹配,一個共模電壓的變化ΔVin,會在X,Y點轉化爲一個差模電壓。

計算如下,這個由失配阻ΔRd引入的差模信號,就會轉化爲差分級輸出信號的噪聲。

(2) 輸入晶體管的不匹配,管子的不匹配,會引起兩管子的電流的微小差別,並且兩個的跨導是不一樣的。

         由於輸入級管子的不匹配,會將共模信號轉化爲一個差模的誤差,可以用下面的公式表示,它表示失配跨導引起的CMRR。

 

 

 

 (3) 再介紹一個原因,就是拖尾恆流源的寄生電容會隨頻率變化而變化。這會引起這個恆流源電流的變化,差分輸入端射極或源極電阻用恆流源代替的目的是保持電流恆定和高阻抗。但它的電流如果隨頻率發生變化,勢必降低差分輸入端的共模抑制能力。

 上一小節簡單介紹了,共模抑制比的定義,以及引起它的原因。下面就介紹一下,它的影響。本系列貼子的目的是說清楚運放參數的定義,分析引起這個問題的原因,介紹明白這個參數對電路的影響,最後盡力介紹一些經驗方法來儘可能的減少和避免這些影響。

        簡單來說,CMRR是運放的一個直流精度參數,它的好壞,會引起運放的放大電路的輸出誤差的好壞。

下表是OPA177的datasheet中標出的共模抑制比CMRR,注意表中標定的值是指,在輸入共模電壓範圍內的直流共模抑制比。它的最小值爲130dB,是非常高的值。

       由於CMRR是有限值,當運放輸入端有共模電壓Vcm時,它會引入一個輸入失調電壓,我們稱之爲Vos_CMRR。如下圖所示

        當共模電壓爲5V時,這個失調電壓爲1.58uV。計算過程如下,直流共模抑制比轉化爲比率爲:

        對於上圖中的G=2的電路,則輸出端誤差爲3.16uV。對於基準源爲2.5V,雙極性輸入的24位ADC來說,爲相當於引起了11個LSB的直流誤差了,直接影響到最後四位的精度了。

       下面介紹另一個不好的影響,運放的CMRR是隨頻率的增加而降低。Datasheet中通常會給出一個曲線圖來表示這一變化。如下圖,這一點是一個非常令人不爽的特性。

        我們可以計算一下這一特性的影響,如下圖所示,當共模信號爲一個20Vpp@1KHz的正弦信號時,它引入的輸入失電壓將是Vos_CMRR_AC=200uV@1kHz。對於Gain=2的放大電路,它的輸入誤差信號將爲 400uV@1kHz。

         有一點需要引起注意,對於反向比例放大電路,如下圖,它的同向端是接入到地的,由於“虛短”。此放運放的共模信號將爲0,並且不隨信號的變化而改變。因此共模信號引起的誤差很小。

 

       而對於同向比例放大電路,如下圖,它的同向端是接是接的信號,由於“虛短”。此放運放的共模電壓就是信號的電壓。如果信號本身是一個頻率很高的信號,幅值也很大。那麼由這個信號引 入的Vos_CMRR_AC執必會非常大。此時應選用在信號頻率上 CMRR依然很高的運放。經過上面的分析,即使這樣,Vos_CMRR_AC的影響可能也會是非常嚴重的。

 

       最後簡單介紹一下運放的CMRR測試,通常人們會想到有下圖的方法來測試CMRR,這種方法看似簡單,但存在一個很大的問題,就是它需要的電阻匹配度非常高,爲發測CMRR>100dB的運放,需要1ppm以下的電阻。這幾乎不實用。

      簡單易行的方式是下圖的方式。它對電阻的匹配度要求要低的多。

      設信號源輸出電壓爲VS,測得輔助運放輸出電壓爲VL0,則有

  

在本系列主題的part1-part8中詳細分析了運放的主要直流參數。我們分析它們的原因就是,它們會給我們的電路引入直流誤差。本貼的主要目的是把影響運放直流誤差的原因都找出來,並且說明了它是怎樣影響的。以便工程師在設計精密放大電路時多加註意。

        這一貼主要解釋一個圖和一個公式。這個圖和公式來源於TI的一篇應用手冊。

http://www.ti.com/lit/an/sboa054/sboa054.pdf 感興趣的話,可以細細讀來。

        首先讓我們看一下,同放放大電路的理論模型,如下圖

        這個電路在運放的應用電路中,再長見不過了。它的輸出爲eo. 等於閉環增益(1/β)乘以輸入信號,這裏的。輸入信號我們要多加註意了,它是由電路的輸入信號ei減於運放引入的誤差eid構成的。式中β是反饋係數,對於像下圖這樣的典型同向放大電路,它的值就是R1/(R1+R2)。這在模電課本中都有詳細敘述,不過多囉嗦。本文更要關注的是eid。

          對於eid,我們的第一反應可能會是輸入失調電壓offset,再進一步的反應是輸入偏置電流流過電阻網引起的誤差電壓。可事實,遠不只這兩個因素,它倆還有七大姑八大姨的都來湊熱鬧。那我們就展示出它的真面目:

            上式等號右邊的項夠多吧。真沒讓我們失望,這麼多參數,參於到製造直流誤差的行列中。當然這些參數,也就是在part1-part8中提到的參數。

讓我們再來認真看一下上一小節中提到的公式:

下面我們一項一項的來看看他們吧。

(1)    Vos, 輸入失調電壓,大家都熟,不多廢話。它更壞的一點是它不是一個老實待着的值,它會隨着溫度變化漂移呢。

(2)    Ib+, 同向端輸入偏置電流,它流過同向端等效阻抗,形成一個誤差電壓。

(3)    Ib-,  反向端輸入偏置電流,它流過反向端等效阻抗,形成一個誤差電壓。

有人可能注意了,輸入端阻抗怎麼計算呢。下面的圖一看就明白了。簡而言之吧,輸入電阻(信號源電阻加輸入端電阻)與反饋電阻的並聯。千萬別忘了信號源電阻哦,因爲我們時常選用高阻抗的傳感器做信號源。

(4)    en, 等效輸入噪聲。這個值,我的理解可不只是datasheet中給定的en如1.1nV√Hz。它是集成了電壓噪聲,電流噪聲和電阻噪聲三都的貢獻的。是所有噪聲等效到輸入端的值。具體請參照Art Kay的文章和本系列博文的part4。

(5)    eo/A, 這個表達式,可能很多人從來沒有關注過,有這一項的原因是,運放的開環增益A不爲0。這也就是因爲輸入貼值的不同,而引起的等效輸入誤差的不同了,舉個例子吧,如果輸出值是5V。開環增益是100dB,不低了吧。它的折算到輸入端的誤差就有50uV啊。不是小數目了。

(6)    eicm/CMRR, 這個不用多說,輸入端的同模電壓除以共模抑制比。又有一點不好的地方,運放的CMRR可是隨共模信號頻率的增加而下降的。好多運放的CMRR在共模信號到10KHz以上時,就比直流下降了幾十個dB呢

(7)    ΔVs/PSRR,電源電壓的變引入的誤差。同樣的,交流PSRR在隨頻率的增高,而下降。

 

看了這些,可能還會以爲,這點小誤差是毛毛雨了,至多到mV級,甚至在uV級,不要忘了,它還要乘上一個增益Gain呢。假如輸入誤差是100uV。增益爲100倍,則輸出的誤差信號,就是10mV。

 

Input_error x Gain = Output Error

如果還覺得沒什麼,那再講一個經驗值吧,一個滿量程爲5V的16位ADC的一個LSB約爲75uV。只要75uV的誤差就會引起ADC的一位的變化。假如放大電路的輸出誤差信號是1mV的話,這個信號給ADC,直接引起的誤差就是13個LSB以上。

這個Output error,真是魚龍混雜。有直流成份,這個可通過ADC採樣後校正去除掉。有噪聲信號,還有交流的成份。最不期望的,它還會隨溫度漂移呢。

我們在設計電路中,可以通過上面的分析,找出引起直流誤差的主要因素,然後努力減小之。

下圖形象的說明了運放的輸入端阻抗的特性。主要有兩個參數,輸入阻抗和輸入電容。對於電壓反饋型運入,輸入阻抗主要由輸入級的決定,一般BJT輸入級的運放。的共模輸入阻抗會大於40MΩ。差模輸入阻抗大於200GΩ。對於JFET和CMOS輸入級的運放,輸入阻抗要大的多。這個阻抗通常表現爲電阻性。作爲常識被我們所熟知。

         更值得我們多加關注的是運放的輸入電容。這個參數通常在datasheet的表格中所列出,但常被忽視。運放的輸入電容,通常分爲共模輸入電容Ccm和差模輸入電容Cdiff。如下面是OPA376的datasheet中列出的輸入電容。

          對於有EMI抑制特性的運放,如LMV832,它的輸入電容會被設計的正大的些。下面是帶EMI抑制功能的LMV832的輸入電容值。

運放的輸入共模電容Ccm 和差模電容 Cdiff會形成運放的輸入電容 Cin。在許多應用中,運算放大器的輸入電容都不會造成問題。但在某些應用中會引起放大電路的不穩定。尤其是反向輸入端的電容,是放大電路不穩定的幾大罪魁禍首之一。如下圖所示是運放在有輸入電容的影響下的模型。

        這個反向輸入端的電容會在運放的環路增益中引入一個極點。正是這個極點的存在,在某些條件下,可能會引起放大電路的不穩定。

         運放輸入電容引入的極點如下式。即使這個極點0-dB交截越頻率之內,而是非常靠近0-dB交越頻率,它也有可能引起問題。在這個極點的頻率點上,相位會有45度的相位延遲,它很可能減少放大電路的相位裕度。如放大電路的0-dB交截越頻率是2MHz。在2MHz處的相位裕度是89°。 如果這個極點的頻率點也在2MHz處,它將使相位裕度減少45°。而變爲φ = 89° – 45° = 44°。 44度的相位裕度就顯得的不夠了。

        通常放大電路的輸入電容不只由運放的輸入電容組成,還包括佈線引起的雜散電容和引腳電容。應儘量避免運算放大器反相輸入端存在外部雜散電容,尤其是在高速應用中。反相輸入周圍區域應去除接地層,從而最大程度地減小PC板雜散電容,此外,該引腳的所有連接都應儘量短。

        在一些應用,常會加入反饋電容來增加放大電路的穩定,加入反饋電容後的電路的環路增益爲,可見反饋補償電容給環路增益中引入了一個零點。

        關於運放電路穩定性,可以參閱Tim Green的系列文章。

Operational Amplifier Stability。

通常情況下我們可以在運放的datasheet中得到運放的輸入電容Ccm和Cdif。這些值通常是典型值。有某些情況下,可能需要實測一下運放的輸入電容,下面提供一種實用的測試方法。

下圖是測試的原理圖,基本測試原理是把運放接成跟隨器,然後在同向輸入端串聯一個電阻(阻值一般在100K-1M之間),這個電阻與運放的輸入電容會形成一個RC電路,我們測試出這個電路的-3dB頻點,已知串聯電阻。就可以計算出運放的輸入電容。這裏需要注意的是,電阻也是有等效並聯電容的。如一個典型的1/4W電容的等效並聯電容約爲0.3pF。我們可以通過串聯電阻的方法來減小電阻的等效並聯電容。

下面的圖片是實際測試的Setup。使用到的儀器有網絡分析儀,高阻抗FET探頭。和功耗分離器。爲什麼不用示波器呢?這是有原因的。

由於運放的輸入電容通常是小於10pF的。示波器的探筆的電容通常是在10pF左右。如果用示波器探筆去測量運放的輸入電容根本就無法測準。因此需要選用電容小於1pF的,高阻抗FET探頭如Tektronix® P6245。

下面簡要介紹一下測試方法:

(1)首先要測試未安裝運放時PCB的雜散電容,網絡分析儀的測試結果讀出-3d頻點f1。並計算出雜散電容:

(2)在電路中安裝上運放,然後用網絡分析儀測試出-3dB頻點f2。並計算出運放輸入電容與雜散電容的和:

(3)如果我們選取的串聯電阻遠小於運放的共模電阻,則可以看作Rth1=Rth2。則此時上式可以寫爲:

這樣,求差,就可以計算出運放的輸入電容了。

對於運放的增益帶寬積,大家再熟悉不過了,這也是我在大學初學運放時,記憶深刻的唯數不多的幾個參數之一。

還是想寫篇貼子對這個參數深刨根一下,(趙大叔小品“往祖墳上刨”)。對於單極點響應,開環增益以6 dB/倍頻程下降。這就是說,如果我們將頻率增加一倍,增益會下降兩倍。相反,如果使頻率減半,則開環增益會增加一倍,結果產生所謂的增益帶寬積。下表就是運放OPA376的datasheet中給出的增益帶寬積典型值5.5MHz。

比這個表格中的參數更有用的是運放的開環增益曲線,如下圖是OPA376的datasheet中給出的開環增益曲線.

       在一些資料中也常看到運放的單位增益帶寬,它是指運放增益爲1時的-3dB帶寬(上圖把它標出來了),它與運放的增益帶寬積從數值上是相等的,雖然名稱不同。下面我們往深處刨一下圖中的曲線,先觀察增益曲線,它在1Hz左右有一個拐點,從這個拐點之後,運放的開環增益開始以-6dB/2倍頻程(或-20dB/十倍頻程)下降。正是由於這個拐點的存在,才使得運放有了增益帶寬。這與理想運放中的開環增益是無窮大是不一樣的。

        增益帶寬積的值可是有隱含條件的,就是這個值是在小信號下的帶寬,這個常說的小信號是多小呢,印象中是100mVpp吧。但我們的運放常用來放大大信號,輸出都在幾伏左右。工程師常見的問題就是計算出來的帶寬夠啊,怎麼在實際電路中就不夠了呢,原因就在這。因此大信號帶寬還要關注一個參數壓擺率SR。將在以後的貼子中介紹。

       小結,增益帶寬積是表示小信號的增益帶寬。大信號另當別論。

我始終覺得運放的壓擺率(SR)是與運放的增益帶寬積GBW同等重要的一個參數。但它卻常常被人們所忽略。說它重要的原因是運入的增益帶寬積GBW是在小信號條件下測試的。而運放處理的信號往往是幅值非常大的信號,這更需要關注運放的壓擺率。

壓擺率可以理解爲,當輸入運放一個階躍信號時,運放輸出信號的最大變化速度,如下圖所示

它的數學表達式爲:

因此在運放的數據手冊中查到的壓擺率的單位是V/us.下表就是運放datasheet中標出的運放的壓擺率。

我在實驗室裏測過OPA333對階躍信號響應的波形如下圖所示。希望能讓大家看的更直觀:

討論完定義和現象,我們來看一下壓擺率SR的來源。先看一下運放的內部結構:

  

 這個圖有點眼熟,是的,運放的SR主要限制在內部第二級的Cc電容上。這個電容同時也決定着運放的帶寬。那運放的壓擺率,主要是由於對第二級的密勒電容充電過程的快慢所決定的。再深究一下,這個電容的大小會影響到運放的壓擺率,同時充電電流的大小也會影響到充電的快慢。這也就解釋了,爲什麼一般超低功耗的運放壓擺率都不會太高。好比水流流速小,池子又大。只能花更長的時間充滿池子。

下表是一些常用到TI運放的壓擺率和靜態電流:

上面簡單說了一個影響壓擺率SR的因素。下面該說SR對放大電路的影響了。它的直接影響,就是使輸出信號的上升時間或下降時間過慢,從而引起失真。下圖是測試的OPA333增益G=10時波形。由於OPA333的增益帶寬積爲350kHz,理論上增益爲10的時候的帶寬爲35kHz。但下圖是24kHz時測試的結果。顯然輸出波形已經失真,原因就是壓擺率不夠了。帶寬也變成了27kHz左右。

 

因此這裏要引入一個重參數,重要程度堪比增益帶寬積。那就是運放的全功率帶寬。雖然只是一個數學推導。

對於一個輸出爲正弦波的信號,輸出電壓可表示爲:

Vout = Vp * sin(2*pi*f*t)

這個輸出電壓對時間求導可得:

上式的max是指在求導後的餘弦信號在t=0時得到最大值。這個很好理解,也就是說原正弦信號在t=0時壓擺率最大。

可以看出dV/dt表示的壓擺率,跟信號的頻序有關,還與信號的輸出幅值有關。上式中,如果Vp是運放的輸出滿幅值。則上式可表示爲

此時FPBW就是運放的滿功率帶寬了。記住它吧,它簡值太重要了。例如如果想在100Khz以內得到正弦波的10Vo-p振幅,按照公式需要轉換速率的是6.3v/us以上的OP。可以看出,滿功率帶寬由壓擺率和輸出信號的幅值決定的。也就是壓擺率一定的情況下,輸出信號的幅值越大,全功率帶寬越小。這也解釋了上面OPA333的測試結果。

這裏還要說一個得要的公式,就是運放的上升時間與帶寬的關係。如下式,面熟,這個公式在很多地方都見過。也太重要了,記住它吧。

今天我們深一點分析這個公式的由來。其實它是由一階系統的響應計算而來的。對於一階RC的頻率響應爲

一階系統的階躍響應爲下式。

Vo=0.1Vm時 t=0.1RC。(-ln0.9 =0.1)當Vo=0.9Vm時,t=2.3RC (-ln0.1=2.3)。則RC階躍 響應的時間爲Tr=2.2RC.

而對於一個一階RC的帶寬又可以表示爲:BW=1/(2*pi*RC)。上升時間裏也有RC,這兩個RC是同一個嘍。這句是廢話。那Tr=2.2/(2*pi* BW)=0.35/BW。

下面我們對這個結論用TINA進行一下仿真。運放爲OPA2188,增益帶寬積爲2MHz。運放設置爲增益爲1的同向放大電路。輸入信號爲10mV的階躍信號。輸出信號的上升時間爲220.8ns-82.5nS=138.3nS.

下面看一下計算結果:計算結果爲175nS。約20%的誤差。但也有很好的參考價值了。

相信關注運放建立時間的人不是特別多,但是運放的建立時間,對於其後的ADC至關重要。如一個16bits的ADC,它的一個LSB對應的電壓範圍是其滿量程的15ppm, (百萬分之十五) 。如果驅動ADC的運放還沒有達到最終的值就被ADC採樣了。這必然會引起ADC的採樣誤差。

放大器的建立時間是當運輸入爲階躍信號時,運放的輸出響應進入並保持在規定誤差帶所需的時間。這個誤差常見的值爲0.1%, 0.05%,0.01%。一個杯具的時,誤差大小與建立時間不是線性關係。如誤差0.01%的建立時間可能是誤差0.1%的建立時間的30倍以上。神奇吧。下圖是運放的建立時間的示例說明圖,建立時間,就是從階躍信號開始到信號誤差達到目標值的這段時間。如圖上可以看出,運放運階躍信號的響應會是一個含有過沖和振鈴的二階響應。這個響應看上去很熟悉,像控制系統的二階響應。所以以下的分析與控制系統有相似性。

運放的建立時間,主要有兩段組成,第一段是運放的輸出電壓從起始值到達目標值附近,這一過程是一個非線性過程。這一段的時長是由給運放的補償電容充電的電流所決定的。關於這個補償電壓,在運放的壓擺率中提到過。因此也可以理解爲第一段時間與運放的壓擺率有關,(壓擺率的決定因素也是運放補償電容充電的快慢)。第二段時間是指輸出已經接近最終目標值了,進入這一階段後,運放處在準線性區。這一階段的特性,主要受運放的零-極點對(doublets)影響。在高速運放中,運放的slew rate非常高,因此第一段時間非常短,因此建立時間主要由第二段時間所決定。

關於第二段時間,感興趣的可以參閱B.Yeshwant Kamath的經典論文

Relationship Between Frequency Response and Settling Time of Operational Amplifiers

關於建立時間的測量方法,可能需要比較精密的電路,和參數良好的儀器。網上也有經典的文章介紹。感興趣的可以找一下。

Measuring op amp settling time by using sample-and-hold technique

從運放的指標上講,運放的建立時間會受到大信號參數-壓擺率 (SR)的影響和小信號參數-閉環增益的影響。下圖是一款運放的建立時間與閉環增益的關係。

通過圖表可以看出,隨着閉環增益增加,建立時間也隨着增加。這是由於高增益時,運放的閉環帶寬會降低,因此調整輸出誤差的環路增益(AolB)也會減小。最終造成放大電路建立時間的增加。

最後再羅嗦一句,對於數據採樣保持電路來說,建立時間是非常重要的。尤其對於ADC的輸入需要通過multiplexer在不同信號間切換的。一定要注意讓信號建立起來後,再進行採樣。否則會引起不可預知的誤差。

運放的輸出短路電流是用來表明運放輸出級輸入或灌入電流的能力,這一指標表明瞭運放的驅動能力。一般的運放最大輸出短路電流在幾十個mA的水平,看上去不算很小。但在一些情況下也會引起問題,因此本貼花點時間來寫一下這個問題。

下圖是OPA376的輸出短路電流,看得出源電流和灌電流是不同的,一個是30mA,另一個是50mA.

            運放的輸出短路電流在反映一個重要的性能,就是驅動負載的能力,尤其是當輸出信號幅值比較大時,負載電阻較小時,如一個輸入20Vpp的正弦波信號,加在一個100ohm上時,則加在負載上的電流有有效值爲7.07V/100ohm=70.7mA。

另一種的確定電流驅動能力的方法,是使用輸出電流和輸出電壓圖。圖1顯示了TI公司的LMH6642的輸出電流和輸出電壓圖。對於大多數器件,通常會對源電流(圖2a)和阱電流(圖2b)這兩種情況分別給出一張圖。


圖2:LMH6642的輸出特徵

運用這種圖,就能夠估算出對於給定的輸出擺幅運放所能提供的電流。這些圖由芯片廠商,用來顯示放大器的輸出電流能力與輸出電壓之間的關係。

請注意,在圖2中,描述了"來自V+的Vout"與輸出源電流的關係,以及"來自V-的Vout"與輸出阱電流的關係。用這種方法來表示數據的原因之一是,和輸出電壓相對於地的表示方法相比,它能被更容易地應用於單電源或雙電源操作。另一個原因是由於電壓餘量比總的電源電壓對於輸出電流的影響要大得多,因此對於任意的電源電壓,即使在數據手冊上找不到精確對應的條件,這種數據手冊方法也能使設計者通過一組最接近的曲線來進行粗略的計算。

圖中能夠用來預測一個給定負載上的電壓擺幅。如果座標軸是線性的,設計者只需要在圖中的特徵曲線上加上一條負載曲線,通過這兩條曲線的交點就能確定電壓擺幅。

本文的標題有此讓人迷惑,運放的輸出阻抗怎麼會有兩個呢,它們有啥區別呢。下面先來說一下他們的定義,從定義中可以看出它們的區別。Ro定義爲運放的開環輸出阻抗。Rout定義爲運放的閉環輸出阻抗。定義看上去很明確但理解起來還是不夠直觀。看下面的圖,Ro是由運放內部輸出級決定的,不隨閉環增益的變化而變化。可以理解爲運放的本徵參數。

而Rout則不同,它是運放構成環閉放大電路後,從輸出端看進去的阻抗,需要在輸出端進行測量才能得到。當然它會隨着閉環增益變化而變化。

講完定義,下面講一下它們倆的關係,公式很簡單:

具體推導過程,在Tim Green的經典應用文檔集“運算放大器的穩定性”第三篇,有詳細的推導過程,這裏不見重複了。(此處省略兩百字,呵呵)。

下面着重分析一下,Ro對放大電路的影響,通過分析,我們可以看到Ro的危害,並在進行放大電路設計時,關注到所選用的運放的Ro值。

由於Ro的存在,並且不像理解運放中的爲零,運放在驅動容性負載時,就會出問題了。主要問題是Ro和負載電容相互作用給放電大路的環路增益引入一個極點,下面就是上面電路中Ro和負載電容引入的極點的計算結果。這個極點的拐點頻率爲5.545KHz。好低哦。

fpo1 = 1/(2∙П∙RO∙CL)

fpo1 = 1/(2∙П∙28.7Ω∙1μF)

fpo1 = 5.545kHz

引入這個極點又會發生什麼呢?它會使放大電路不穩定,看下面的圖,它將環路增益畫成了波特圖進行分析,關於這一分析方法在Tim Green的經典應用文檔集“運算放大器的穩定性”中有詳細介紹。

可見引入的這一新的極點Fpo1使得運放的開環益在Fpo1以後以40dB/dec的速度滾降。它反饋係數倒數的直線時在相交點fcl時閉合速度爲40dB/dec。這足以使放大電路不穩定了。(注:放大電路穩定性的判據爲開環增益Aol曲線與反饋係數的倒數曲線在相交點fcl處的閉合速度爲20dB/dec則放大電路穩定)

即使放大電路沒有發生震盪,它也會使得放大電路對方波響應時有一個過沖。如下圖,是在不同負載電路下小信號過沖的曲線。從曲線中可以看出,500pF的負載電路可以使放大電路過沖達50%。這個曲線很重要哦,在很多運放的datasheet中會給出。

 關於運放datasheet中未給出Ro的值時,請參照Tim Green的應用文檔集“運算放大器的穩定性”第三篇。文章有詳細換算過程,節省時間,就不附上了。

又忙了一段時間,今天終於抽出點時間把運放參數的詳細解釋系列博客寫完了。最後一小節還是寫點,非常重要而極易被人忽略的問題——運放的熱阻。

在運放的datasheet中經常見到如下表所示的參數:來自THS3091的datasheet.

經常看到兩個參數,但又常被人忽略。下面先解釋什麼叫熱阻。半導體封裝的熱阻是指器件在消耗了1[W]功率時以產生的元件和封裝表面或者周圍的溫度差。這聽起來有點難理解,看下面的圖,和公式。

TJ= PD( RθJA) + TA

公式看上去有些難理解,一點一點解釋。TA是指芯片的環境溫度。Tj是指芯片的結溫,也是指芯片內部Die的溫度。這兩者之間的溫度差只與芯片的功耗和熱阻有關,那通過上面的公式,可以計算出熱阻的定義公式:

            上面的定義可以知道熱阻的單位,是 溫度/功耗。 這也就是上面第一個表格中看到的熱阻單位。

            上面說完了熱阻的定義,下面就說說常見到的兩個熱阻參數。第一個是θJC, 這個是表示,芯片內部結溫junction和芯片封裝外殼case之間的熱阻, 這個值一般相對比較小。別一個是θJA,這個是表示芯片結溫junction與芯片ambient的環境之間的熱阻,這個熱阻一般要比θJC大一些。這是由於芯片的外殼向周圍環境散熱要難一些。因此我們在實驗室的室溫環境下,去摸高功耗的芯片外殼還是很熱。

關於運放的熱阻聽了上面的一大堆理論後,看下面的圖,畫的非常清淅,θCA也有清淅的示意。

 

 

上面講了很多理論,最後說一點熱設計的注意事項。當芯片的工作電流非常大時,芯片的封裝熱阻比較大時,就要注意散熱設計了。如THS3091用+/-15V供電工作在高頻時,輸出信號幅度又大時,電流可以達到50mA之上。此時芯片的功耗爲1.5W以上。採用無散熱pad的芯片時,溫升會非常高。芯片的datasheet上的熱阻是在JEDEC標準定義的板子上測試的。一般實際的電路板散熱可能沒有那麼好,

芯片datasheet上一般給出最高結溫爲150°C。但長時間工作的芯片,結溫不能超過125°C。下面是THS 3091的datasheet中給出的最大結溫參數。

關於芯片散熱設計請參考下在的應用手冊

http://www.pa.msu.edu/hep/d0/ftp/run2b/l1cal/hardware/component_information/ti_slma002_power_pad.pdf

轉載原帖:https://blog.csdn.net/wzk456/article/details/39374695

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