那些年，我們關(guān)注過的放大電路設(shè)計要點 - 全文

　　4月，在ADI公司舉辦的“放大電路設(shè)計，你最關(guān)心啥？”話題討論中，ADI資深專家，攜手數(shù)十位工程師共同探討，觀點大碰撞，激發(fā)智慧火花。在此，特別分享其中頗具參考性的觀點，大多是工程師們實際設(shè)計的經(jīng)驗之談，可謂實實在在的干貨，也歡迎各位讀者留言分享你的感受。

　　網(wǎng)友Watzmann：我們關(guān)心共模電壓，0中頻架構(gòu)要求ADC與運放采取直流耦合，合適的共模電壓可以避免因轉(zhuǎn)換電壓帶來的額外功耗。

　　網(wǎng)友SunRF ：為什么低頻放大電路不太考慮最大功率輸出呢？

　　ADI專家對此回復：在低頻電路中，反向行波效應不明顯，主要考慮信號電壓以及電流。而在中頻及射頻應用中，由于反射的存在，要實現(xiàn)最大功率傳輸，還要考慮阻抗匹配的問題，否則導行電磁波會產(chǎn)生很大的反射。

　　網(wǎng)友skymid ：關(guān)注什么指標，看應用在什么地方啦，我比較關(guān)注的是增益，帶寬和噪聲。因為我選擇的ADC一般用于ADC的前端驅(qū)動，為了使運放的噪聲和精度不影響ADC的 SNR等指標，需要根據(jù)ADC的輸入信號帶寬，有效位數(shù)等指標來確定運放的指標，所以要求選擇低噪聲高精度寬帶放大器，比如ADA4930是個不錯的選擇，anyway，沒有最好的，只有最合適的，應用不同，關(guān)注的重點就不同。

　　網(wǎng)友fangjinbiao：失調(diào)電壓，因為它傷過我的心

　　網(wǎng)友GuPeng：我最關(guān)心的是 失調(diào)電壓 帶寬 壓擺率和輸入輸出電壓范圍，選擇好了這些參數(shù)，一個電路基本就可以正常工作了。至于其他的參數(shù)：一般的運放共模抑制比至少有60dB，電源抑制比一般都有100dB；如果要求便攜式低壓工作，則要選擇輸入輸出軌到軌運放；如果在高速電路中，首先關(guān)注的就是帶寬和壓擺率；還有像輸入失調(diào)電流 輸出驅(qū)動電流 供電電壓范圍等參數(shù)都要根據(jù)實際的應用場合來選擇合適的芯片。

　　網(wǎng)友李鎮(zhèn)江：我覺得首要的還是電源的影響吧，以前做的板子電源部分處理不好直接影響到整個作品的效果。

　　網(wǎng)友Summer ：以前做精密儀器的時候，選型時考慮的要素有：失調(diào)電壓以及其溫漂系數(shù)，輸入電流，噪聲頻譜，供電范圍，輸入范圍，輸出驅(qū)動能力，功耗。用的最多的是OP177和AD8629。

　　對于AD8629這種運放還得考慮輸入帶寬。一直對運放的SETTLING TIME存有疑問，發(fā)現(xiàn)運放負載RC選值會影響到ADC的精度，要改采樣時刻，這個細微的信號示波器又是觀察不到的，用的ADC（24BIT）如果采樣早 了就會讀值有差異。 現(xiàn)在告別了小信號測量這個領(lǐng)域，從事音頻、視頻相關(guān)的模擬設(shè)計，整個信號鏈路和信號放大電路還是相通的，比如CODEC就是DAC和ADC的功能，功放就 是運放，LINE TRANSCEIVER就是儀表放大器?，F(xiàn)在不再考慮OFFSET、線性度這些設(shè)計要素，轉(zhuǎn)而對器件的SNR，信納比，THD這些動態(tài)指標關(guān)注較多，正在 學習中，ADIMTTUTORIAL和LINEAR CIRCUIT DESIGN HANDBOOK寫的不錯。

　　網(wǎng)友jiangxi0929：現(xiàn)在正在做I-V 小信號前置放大關(guān)心的

　　1）是電源供電方式，2）帶寬，3）偏置電流，4）噪聲等

　　網(wǎng)友1512787260：我所設(shè)計的比較關(guān)心增益，噪溫，帶寬。在放大器應用當中，基本都使用在前端射頻信號的放大，增益的有一點的要求，特別是噪溫，往往需要很好的噪聲溫度系數(shù)。當然在設(shè)計中，放大器的供電也很重要，電源設(shè)計的不合理會給信號放大帶來很多不確定的問題。

　　網(wǎng)友TLZme：作為前置放大部分，個人首先考慮 增益和 噪聲電平 兩個要求。經(jīng)過前級放大，放大倍數(shù)足夠的情況下輸出的噪聲要盡量小。

　　網(wǎng)友kkfjenui：相對而言，我還是比較關(guān)心電源抑制比（PSRR）問題：隨著公司產(chǎn)品的升級，成本的節(jié)約，設(shè)備主板電源電流的量級要求的增加。最終用戶希望能延長電池使用時 間（即高效的DC/DC轉(zhuǎn)換過過程、使用效率的穩(wěn)壓器）。然后實用當中與線性穩(wěn)壓相比，開關(guān)穩(wěn)壓器在電源線中產(chǎn)生更多的紋波

　　網(wǎng)友方紅敏：我比較關(guān)心失調(diào)電壓和共模抑制比，失調(diào)電壓對于采樣精度要求較高的場合還是很重要，誤差還是很大的。

　　網(wǎng)友changaibin：我對運放放大器指標最關(guān)注的是噪聲電平，因為數(shù)字電路、開關(guān)電源等常常會帶來不同程度的噪聲，從而干擾模擬電路部分（即是采取濾波等措施也不能完全消除），造成運放輸出的失真（尤其在運放輸入端為微弱的小信號時）。

　　網(wǎng)友maoshen：輸入共模范圍在后期開發(fā)產(chǎn)品應用環(huán)境，溫度，和外在emi有著相關(guān)聯(lián)的關(guān)系。

　　網(wǎng)友caobz：我最關(guān)心的是輸入阻抗、失調(diào)電壓、壓擺率。特別在對高電壓進行采樣時，分壓電阻阻值也就需要用很大的阻值，為防止運放本身的輸入電阻對放大倍數(shù)的影響，輸入 阻抗是必須考慮的因素；失調(diào)電壓直接影響輸出信號的偏差，特別在對交流信號進行處理后，造成正半周和負半周信號的幅度不相等；壓擺率直接影響信號相位滯后 的參數(shù)，對實時檢測信號單片機而言，更是顯得極其重要，如果信號經(jīng)過運放放大后，輸出信號的相位滯后得太大，無疑對實時檢測系統(tǒng)來說是很嚴重的問題，特別 在閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，相位的滯后很可能造成調(diào)節(jié)系統(tǒng)的產(chǎn)生的振蕩現(xiàn)象。

　　ADI專家：為大家的觀點點個贊！很實在的分享！個人談談如何在眾多的放大器中選擇合適的芯片：首先可以通過供電電壓把選擇范圍降下來；帶寬、輸入輸出范圍、初始失調(diào)電壓、初始偏置電流、輸入噪聲等參數(shù)指標可以進一步將芯片的種類縮小。當然，在實際工程中，很重要的一點是性價比。

　　網(wǎng)友曾永龍：我最關(guān)心的是電源抑制比和失調(diào)電壓，就一般放大電路而言，電源沒處理好，很容易引入噪聲，使得輸出波形很雜，所以電源抑制比是很重要的，至于失調(diào)電壓，對于小信號放大就比較重要了。

　　網(wǎng)友dingranshiwo：您好！本學期我正在學習《傳感器原理》這門課程，所以對于最近的課程設(shè)計中，對我最重要的是共模抑制比。 原因如下：傳感器測量量比較微小的時候，高共模抑制比可以抑制傳感器輸出共模電壓，大大減少了干擾。尤其是巧妙地配合了半橋、全橋這樣的測量電路，使得電 路測量更加準確。謝謝。

　　網(wǎng)友sunny_adi：我很關(guān)心AC-PSRR和SR。在目前的設(shè)計中對其供電采用的是開關(guān)電源，故AC-PSRR會影響其失調(diào)電壓。對于高速應用中SR是很重要的參數(shù)，決定了最大輸入電壓參數(shù)。

　　網(wǎng)友green007：如果要求輸出幅直，就看軌到軌，壓擺率 如果是精密類，就看噪聲，失調(diào) 只知道這么多了。

　　網(wǎng)友hustei_ly：在最近項目用的運放里面要用某種探頭某種應用的采集圖像，一個探頭需要許多輔助電壓，所以用運放是來產(chǎn)生探頭所需的直流偏壓。設(shè)計的時候首先考慮的是噪聲電 平和電源抑制比，然后是失調(diào)電壓，帶寬（當然是希望盡量?。Ｒ驗檎麄€板子是一個Boost升壓電路供電，雖然后面加了LDO，但是為了保證產(chǎn)生的偏壓符 合探頭需求，必須將供電輸出噪聲（也就是運放的供電電壓）嚴格控制，同時較高的PSRR可以對運放供電電源上的噪聲有一個很好的抑制，然后考慮的是失調(diào)電 壓，因為探頭偏壓是經(jīng)運放放大產(chǎn)生的，電阻都是選用的1%精度的，以使放大的倍數(shù)更精確，從而使輸出電壓符合要求，如果失調(diào)過大，很影響輸出精度，所以對 運放的失調(diào)電壓也有很大的一個要求。最后還要注意下運放的帶寬，因為這里放大直流電平，所以對帶寬沒特別大要求，應選用盡量小帶寬的運放，高帶寬的運放更 容易引入噪聲。對運算的壓擺率、CMRR、R2R等沒有很大要求。

　　ADI專家adi_peng：主要還要看應用的領(lǐng)域，如果是小信號放大，比較關(guān)心輸入阻抗，偏流，噪聲，失調(diào)， CMRR， PSRR。但就個人而言最關(guān)心的還是增益帶寬積。

　　ADI專家ADI_Wei：是的，網(wǎng)友們說的都很全面了，不同的應用領(lǐng)域關(guān)注點不同，對于高精度的應用，噪聲、失調(diào)電壓可能是最關(guān)心的；對于高速的應用則需要關(guān)注帶寬、壓擺率、輸出電 流；對于弱電流檢測的應用，輸入偏置電流可能是最重要的，例如AD549偏流就比較?。粚τ诟邷貓龊系膽?，例如石油鉆井，高溫就是必要的了，如 AD8634；還有汽車電子，需要汽車級的……不管什么場合，信號的電壓輸入輸出范圍，誤差來源，封裝，價格，樣片提供等都是我們要考慮的。因此，很多時 候選擇一個合適的運放比選擇一個ADC更難。

　　網(wǎng)友wsdymg：對于不同的設(shè)計需要考慮的參數(shù)不一樣吧，不同的應用可能考慮的側(cè)重點不一樣，低壓應用中，比較關(guān)注軌到軌（R2R），在精確測量中比較關(guān)注失調(diào)電壓，在 高速應用中比較關(guān)注帶寬等，比如我現(xiàn)在做的電池管理系統(tǒng)對共模電壓就比較關(guān)注。

　　網(wǎng)友zachfly：確實與應用相關(guān)吧，我主要做視頻相關(guān)的，對于模擬信號，CMRR和PSRR太重要了，輕則干擾有條紋，嚴重時“白雪”飄飄。如果單純靠芯片抑制是很難實現(xiàn) 的，設(shè)計者必須對外部電路進行分析，加必要的外設(shè)電路進行濾波和旁路，至于噪聲電平，現(xiàn)在芯片抑制比已經(jīng)做得很好了，只要保證輸入輸出設(shè)計得當，同時 PCB設(shè)計要特別注意，不要輕易與其他數(shù)字信號產(chǎn)生公共阻抗，沒想象的那么難。 作為應用工程師，選合適的芯片最重要了，其實上述提到的參數(shù)，芯片已經(jīng)盡可能集成做到最佳了，基本有個概念的認識就可以了，不知道這是不是一種悲哀。

　　網(wǎng)友jianping：噪聲電平啊，音頻運放要求比較高，還有一個自勵振蕩，惱火得很。

　　ADI專家adi_susan：對于高精度的系統(tǒng)來講，噪聲和失調(diào)電壓的溫漂最重要了，因為溫漂系數(shù)很難校準得掉，因此一定要考慮。放大器的溫漂和噪聲可以等效為信噪比，從而換算成對應的 分辨率位數(shù)，這樣就可以確定ADC的分辨率了。如果放大器的性能指標沒有達到，即使系統(tǒng)中選一個24位的ADC也是沒有用 的。 另外，對于稍高信號頻率的應用，小信號帶寬和壓擺率是要分別考慮的。

　　網(wǎng)友：為什么我用PA02做功率放大做不了?。慷际歉鶕?jù)芯片手冊上給定的電路圖，但還是不行。

　　ADI專家ADI_Wei：您好！ 不太清楚PA02，如果是運放，運放做功率放大需要看輸出的電流是否支持您的功率。

　　網(wǎng)友單增譽：我最關(guān)心的是您介紹的這些內(nèi)容，在哪些本書中有通俗易懂的解釋？

　　ADI專家ADI_Wei：您好！一般運放的基礎(chǔ)書籍上都會有這些指標。但是，有些指標可能需要實際設(shè)計才會更深的體會到。這里也有一些關(guān)于運放的資料，供您參考：http://www.analog.com/en/amplifiers-linear/products/index.html

　　網(wǎng)友劉文龍：對精度要求高的時候更看重失調(diào)電壓。

　　網(wǎng)友BruceLone：增益、信噪比、電源、帶寬、壓擺率等。

　　網(wǎng)友lark1001：

　　1、共模抑制比。設(shè)計電壓跟隨器時，開環(huán)增益與共模抑制比同等重要。 差動放大器輸出信號中共模成分的大小不僅與所用運算放大器的共模抑制比有關(guān)，還與電阻匹配及閉環(huán)增益有關(guān)。

　　2、頻率與增益。在直流和低頻下，運算放大器的開環(huán)增益是常數(shù)。隨頻率的升高，開環(huán)增益下降。如果運用的頻率太高，實際的閉環(huán)增益將低于理想值，產(chǎn)生一定的誤差。

　　3、輸入阻抗。在積分器、微電流放大器、峰值檢波器等應用中，輸入阻抗的影響不可忽視。在高頻下，放大器的輸入電容會使輸入阻抗變得很小，此時應考慮它對增益的影響。

　　4、輸出阻抗。放大器輸出阻抗的大小決定了它的負載性能。閉環(huán)輸出阻抗總要遠遠小于放大器的負載電阻，因此輸出阻抗對增益的影響完全可以忽略不計。

　　5、偏置電流和輸入阻抗。對于大多數(shù)的運算放大器來說，偏置電流和輸入阻抗有著密切的關(guān)系，因此如果偏置電流足夠低，那么輸入阻抗（差模和共模）就必定足夠高。

　　6、轉(zhuǎn)換速率。當閉環(huán)增益發(fā)生改變時轉(zhuǎn)換速率會發(fā)生大幅度的變化，還會隨電源電壓和溫度的變化而變化（溫度上升，轉(zhuǎn)換速率趨于下降）。在采用外部補償?shù)倪\算放大器中，通過外部補償?shù)姆椒梢缘玫奖葮藴恃a償大20倍左右的轉(zhuǎn)換速率。轉(zhuǎn)換速率大的響應快。

　　網(wǎng)友zhangjsh：我主要做直流和低頻系統(tǒng)所以更關(guān)心共模抑制比（CMRR），它直接影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。軌到軌（R2R）有利于微小信號，可以得到較高的峰峰電壓幅值。至于阻尼系數(shù)及失調(diào)電壓考慮較少。

　　網(wǎng)友huixianfxt：首先拿到運放應該關(guān)心的是其工作電壓，這對于你的應用場合很重要。其次是軌到軌輸入及輸出，考慮到輸入信號及輸出信號的范圍呢，然后對于檢測電流的場合，關(guān) 心的是偏置電流，失調(diào)電流和輸入失調(diào)電壓，應為這三者都可能引起輸出失調(diào)電壓的變化，從而影響你檢測電流的精度（當然這里使用的跨阻型放大電路檢測電流 呢），當然在檢測微小信號的時候，共模抑制比這個參數(shù)往往很重要呢，因為在檢測微小信號時，往往會受到共模電壓及一些噪聲的干擾，小信號很可能淹沒在噪聲 中呢。當然我們關(guān)心的不僅僅是這些，每一個細節(jié)都需要注意呢。忽略了共模輸入范圍，當超過這個范圍是就達不到需要的結(jié)果呢。還有增益帶寬積、壓擺率、輸入 差模電壓范圍、電源噪聲抑制比等等。。。總之這是需要全面考慮的，忽略任何參數(shù)可能會給你的設(shè)計帶來麻煩，可能為以后的糾錯工作帶來困擾。

　　網(wǎng)友muxl：我關(guān)心噪聲電壓與ADC量化噪聲的關(guān)系，在工業(yè)檢測和醫(yī)療高精度檢測中，前級運放的動態(tài)、線性和噪聲電壓對后級ADC的量化能力至關(guān)重要。

　　網(wǎng)友youzizhile：關(guān)注共模抑制比。 共模抑制比是差模電壓增益與共模電壓增益之比，常用分貝數(shù)來表示。KCMR=20lg（Avd / Avc ） （dB） 它是衡量輸入級差放對稱程度及表征集成運放抑制共模干擾信號能力的參數(shù)。其值越大 越好。

　　網(wǎng)友KNOCKOUT：最關(guān)心共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR），直接影響輸出的精度和引入的噪聲。特別在干擾源的使用環(huán)境下。

　　網(wǎng)友南國輕舟：我只關(guān)心信價比，用一元的元件實現(xiàn)10元的電路效果！合理恰當?shù)倪x擇放大電路的外圍電路是固有的放大器效果最優(yōu)！譬如：高增益（Gain）、低噪聲（noise），盡可能增加抗干擾能力；失真（THD）小，頻帶（fbw）足夠?qū)?，轉(zhuǎn)換速度（SR）合適，漂移小。

　　網(wǎng)友jacob0110：我現(xiàn)在正在做APD，屬于高速、小信號、高噪聲，需要用到跨阻放大器、普通運放和全差動放大器，按順序排的話，最關(guān)心的是：①共模抑制比（CMRR）；②電 源抑制比（PSRR）；③軌到軌（R2R）。 求一本《高速設(shè)計技術(shù)》和《ADI模數(shù)轉(zhuǎn)換器應用筆記》。

　　網(wǎng)友blackhorse21：本人主要比較關(guān)心增益帶寬積、等效輸入阻抗、等效輸入噪聲、軌到軌輸出能力的問題。醫(yī)療電子行業(yè)常常處理小信號，有時經(jīng)過幾級放大之后，前級的噪聲問題就會很嚴重。輸入阻抗也是十分重要的問題，直接影響到能否采集到正常的小信號。

　　網(wǎng)友wangshi_8678：由于自己是做汽車電子里車載照明這一塊的，平時用的運放對速度要求不是很高，一般幾MHz就夠了，但選運放時最關(guān)心的莫過于帶寬、失調(diào)電壓、失調(diào)電流、 PSRR、CMRR等，另外由于運放一般是對電路中采樣電阻上的電壓進行小信號放大實現(xiàn)軌至軌等功能，以及運放做比較器用時的一些注意事項。

　　網(wǎng)友hzqiu：說實話，上述指標都是關(guān)注的啦，只是要說最關(guān)心的是啥，還是要看具體應用的。對于高精度的應用，開環(huán)增益AVOL、失調(diào)電壓Vos、失調(diào)電流Ios、偏置電路 Ib、以及噪聲等都是非常關(guān)注的指標項，而對于高速應用，帶寬、GBP、SR等指標項就要多關(guān)注一點啦。 此外，針對具體的應用，還要看看溫度范圍、封裝、價格等等。其實就個人觀點，現(xiàn)在針對具體應用，主要的還是找到一個平衡點，找到性價比高的產(chǎn)品。而不是僅 僅關(guān)注運放的某一項指標，而是綜合地來看。

　　網(wǎng)友KevinHO：失調(diào)電壓+1，痛苦的回憶

　　網(wǎng)友360898289@qq.com：比較關(guān)心的幾點就是CMRR、軌對軌還有共模輸入電壓范圍這幾個參數(shù)，公司主要是壓力傳感器、變送器 之類的微弱信號，對于這些參數(shù)要求還是比較高的。

　　網(wǎng)友polymen@163.com：我關(guān)心得是反應速度，運用運算放大器大部分是在傳感器得信號處理，可靠性和反應速度都有不同要求

　　網(wǎng)友466782061@qq.com：放大電路，關(guān)心的運放參數(shù)：1、輸入阻抗，通常毫伏信號都要求大的輸入阻抗，大的輸入阻抗可以減少傳輸線損。2、電源抑制比，模塊大多采用DC-DC隔離電源，除了一直電源噪聲外，對運放的電源抑制比要求很高。3、失調(diào)電壓，一般運放都用雙電源供電，所以對失調(diào)電壓要求不是很高。4、軌到軌，在一些低功耗的設(shè)計中會考慮使用軌到軌。

　　網(wǎng)友wbq88：一直都在關(guān)注這些參數(shù)，我們在設(shè)計醫(yī)療設(shè)備產(chǎn)品時這些參數(shù)在我們選型前都是比較慎重的選擇的。

　　網(wǎng)友981948906@qq.com：在設(shè)計中其實考慮更多的是R2R.因為R2R容易實現(xiàn)更低電壓，接近軌的擺幅，提供更寬的動態(tài)。

　　網(wǎng)友劉文龍：共模抑制比，影響其正常工作

　　網(wǎng)友taishananyuan ：還有一個比較常用關(guān)鍵參數(shù)壓擺率。運算放大器的壓擺率指其輸出電壓從一個電壓值到另一個值的改變（或擺動）速度有多快。單位為V/μs。前置放大器中壓擺率 的計算公式為 SR = 2π × Fmax × Vp 其中Fmax為前置放大器需要支持的最高頻率，Vp為運算放大器輸出的峰值電壓電平。

　　網(wǎng)友京剛袁：阻尼系數(shù)，失調(diào)電壓我覺得這兩個參數(shù)比較重要。 阻尼系數(shù)是指放大器的額定負載（揚聲器）阻抗與功率放大器實際阻抗的比值。阻尼系數(shù)大表示功率放大器的輸出電阻小，阻尼系數(shù)是放大器在信號消失后控制揚 聲器錐體運動的能力。 輸入電壓為零時，將輸出電壓除以電壓增益，再加上負號，即為折算到輸入端的失調(diào)電壓。亦即使輸出電壓為零時在輸入端所加的補償電壓。VIO 是表征運放內(nèi)部電路對稱性或者反映了輸入級差分對管的失配程度，一般Vos 約為（1～10）mV，高質(zhì)量運放Vos 在1mV以下，最小可達1uV。 這兩個參數(shù)影響運放電路是否可以正常工作，達到設(shè)計目的。 這是我的一點小見解。

　　看了這么多經(jīng)典干貨，你是否也想分享下自己的經(jīng)驗之談？歡迎留言共同探討。