本文主要讲了一下关于运算放大器设计的一些知识，希望对你的学习有所帮助。

Q1：OPA内部是怎样构成的?

“就是一堆晶体管”

-包含输入级，中间放大级和输出级。基于应用的话，不用特别关注内部的结构。

-同相端和反相端输入地方有等效二极管，就是所谓的ESD保护。一般运放内部都会做。输出端也有。但是因为做在芯片内部，所以能力有限，即最大通过瞬间电流有限。

提示：芯片级的ESD等级和产品级的ESD等级完全是两码事，遵循的不是一个规范。

芯片规格书上，ESD指标虽然写着2kV，应用到实际产品上，如果打2kV静电上去，是无法承受的。产品ESD遵循的是IEC61340的标准。所以，设计过程中，想要通过选择自身ESD高的芯片去防止浪涌，是不可取的。

所以一般芯片，用静电枪直接打管脚，能承受400v静电的已经算顶尖芯片了。有的芯片会直接标机器模式，通常就是400v和200v这样的值了。

Q2:OPA常用封装有哪些?

常见1/2/4路，常用封装基本都兼容。

小提示：设计时候尽量选通用封装，否则很容易是SingleSource(独一物料，市面上没有兼容的)，结果就是被供应商绑架。

日系的很多封装尺寸很怪异。跟欧美系的很多封装不一样。所以选日系芯片的时候，留个心眼，一不小心，就是singlesource了。

Q3：OPA都有哪些作用?

放大小信号(或缩小大信号)

阻抗匹配

信号隔离：例如跟随放大器

滤波(低通，高通，带通滤波等)：一阶滤波用的比较多，提示，网上小工具可以用来计算参数。

驱动：可以驱动音响，驱动视频设备伽马线，这些应用都要求瞬间输出电流很大。

-运放驱动长线：线约长，分布电容越大，运放驱动容性负载，会产生震荡

做小功率电源

-一般运放输出20-30mA，跟I/O口差不多。

-有些特殊运放能够输出1-2A比较大电流的，可以当做小功率电源用，很干净。但是不能做基准源，因为精度不够。

Q4：OPA怎样供电?

-引用业内资深专家：如果一个运放都不舍得用LDO供电，还指望谈稳定性?

-DCDC都不可以，最好尽量是LDO，最次也得7805。

Q5：OPA都有哪些类型?

超低功耗运放(NanoPowerOPA)：几百nA

低功耗运放(MicroPowerOPA)：

高速运放(HighSpeedOPA)：重点两个参数：增益带宽积(GBP)和压摆率(SR)

高精度运放(HighPrecisionOPA)：重点两个参数：Vos失调电压(低于采样电压的一半)，温漂

低噪声运放(LowNoiseOPA)：常用于脑电波，心率，脉搏等小信号采集

差分放大器(FullyDifferentialOPA)：输入共模抑制比足够大(有人拿高精度运放当做差分放大器，为了节省成本，但是效果不行。)

功率放大器(PowerOPA)：功放驱动

音频放大器(AudioOPA)：

仪表放大器(InstrumentationOPA)：共模抑制比很高。配合专门电路，能够有效去除共模干扰。

其他专用型放大器

Q6：OPA常用的参数有哪些?

输入失调电压(InputOffsetVoltage)Vos

输入失调电压的温漂(OffsetVoltageDrift)：对Vos的补充

输入偏执电流(InputBiasCurrent)IB：

输入失调电流(InputOffsetCurrent)Ios：是IB的补充

共模电压输入范围(InputCommon-ModeVoltageRange)Vcm：运放在某个供电下，同相端和反相端给到的最大信号范围。

输出特性(OutputCharacteristic)

输出电流限制(OutputCurrentLimit)：关注这个参数，主要因为，有些应用要求输出电流尽量大，比如输出线很长(跳线连接两个系统)或者负载输入阻抗很小。

小提示：如果用长线链接两个系统，输出要串个电阻：1)来限流。2)防止热插拔瞬间的浪涌。

ESD和浪涌的区别。

1)浪涌持续的是毫秒级，ESD静电只持续微秒或者纳秒级别。

2)浪涌一般示波器可以抓下来。ESD静电一般示波器是看不到的。

工作电压范围VDD

静态工作电流(QuiescentCurrent)Iq

增益带宽积(GainBandwidthProduct)GBP：对交流信号非常重要，直流信号可以不用关注太多。

压摆率(SlewRate)SR：GBP大，意味着SR大;SR值用来反映跳变沿快慢的。

开环增益(Open-LoopVoltageGain)Aol：常见120db;这个值越大，留给设计放大倍数的余量越大。也是交流特性，跟频率密切相关。

电压噪声密度(VoltageNoiseDensity)en：

相位裕度(PhaseMargin)：越大越好，越稳定

共模信号抑制比(CommonModeRejection)：反映了对共模干扰信号的抑制能力，值越大越好。

电源纹波抑制比(SupplyVoltageRejection)：反映了对供电端噪声的抑制能力，值越大越好。

Q7：三极管放大能代替运放放大吗?

Yes：运放内部本身就是一堆晶体管的集成，音乐发烧友所推崇的所谓“胆机”，很多就是用分立的晶体管、电子管所设计。

No：但是三极管参数一致性差，放大电路批量生产良率低，需要微调参数，生产工艺麻烦。

Q8：什么是轨至轨运放?

轨(Rail)指的是供电电压

共模输入电压(CommonModeInputVoltage)范围“包含(超过一点)”供电电压，即所谓轨至轨输入。

输出电压范围“包含(几乎达到)”供电电压，即所谓轨至轨输出。

Q9：运放可以用作比较器么?

Yes：

大部分运放是可以再开环下工作的

No：

-有一些运放的同相输入与反相输入之间有嵌位二极管(差分二极管保护)，用作比较器时(压差超过0.7v)会导致其中一个嵌位二极管导通，(如果源输入阻抗很低，可以供的电流很大)从而有大电流流过，甚至烧坏芯片。

(看差模输入电压范围，这个参数大，说明没有嵌位二极管。可以用。)

-反应速度慢，即使高速运放，也不够快。

-稳定性不佳，过载饱和时恢复时间长。

-输出无法真正到轨

输入级由于补偿电路作用，可以超过供电轨，但是输出级由于晶体管的导通内阻，无法真正到轨，会有几mV~几十mV的差距。

-输出误差和带负载阻抗相关:负载大,输出小，负载很重，输出到电源轨的差距就很大

Q10：怎样选择合适的运放?

直流信号：

-确定信号具体特性：信号范围，精度。确定好这些参数，甚至就可以直接联系FAE来帮助选型。

-输入失调电压(Vos)：根据信号最小值，来决定，通常取最小信号值的二分之一以内。例如，最小信号值是1mV，那就需要尽量选择Vos在0.5mV以内的。所有的运放都会给出该参数。着重看最大值，而不是典型值。

-温漂：看产品输出地点，环境温度可能不同。

-输入失调电流：如果传感器带载能力很差，即输出阻抗很高，输出电流小。对运放的输出失调电流就有要求了，要求输入运放的电流小，这样对原信号的分压就小。

-耗电要求

-工作电压范围

-输入输出特性：是否轨对轨的?还是非轨对轨。

交流信号

-交流信号的具体特性

-增益带宽：待处理信号频率X放大倍数X系数(一般取5-10)<=运放带宽

-开关增益

-电压噪声密度

-耗电要求

-工作电压

-输入输出特性