解讀LM321集成運放的數(shù)據(jù)規(guī)格書（2）

（3）非理想特性參數(shù)

關(guān)于非理想特性的各個參數(shù)是體現(xiàn)運放性能的關(guān)鍵，在這份數(shù)據(jù)規(guī)格書中，給出了這個運放器件兩種不同電壓的供電條件下的測試數(shù)據(jù)表格，其中第三頁的表4是在V CC -V EE =5V的供電條件下測得的，第四頁的表5是在V CC -V EE =32V的供電條件下測得的。

我們以表4為例，由于原表格較長，我們把它拆分成三個部分來看：

• 輸入特性參數(shù)：

與輸入相關(guān)的非理想特性參數(shù)都在INPUT CHARACTERISTICS這個表中，其中的大多數(shù)我們在前面的小節(jié)已詳細討論過，這里粗略地過一遍：

圖9-04.04

? VOS ：輸入失調(diào)電壓，前面我們已詳細討論過了，這里典型值為0.3mV；

? ΔV OS /ΔT ：輸入失調(diào)電壓的溫漂，典型值為7uV/℃；

? IIB ：輸入偏置電流，典型值為-10nA，負號表明這個偏置電流反而是從運放的輸入端向外流出的；

? IOS ：輸入失調(diào)電流，典型值為1nA，可見兩個輸入端的不平衡電流非常??；

? CMRR ：共模抑制比，典型值為85dB，換算成比值約為：10 ^85/20^ =17783倍；

? RIN ：開環(huán)輸入阻抗，開環(huán)差模輸入阻抗典型值為85GΩ，開環(huán)共模輸入阻抗典型值為300GΩ，可見非常大。在閉環(huán)電路中，輸入阻抗更大。

? CIN ：輸入電容，差模輸入電容典型值為0.6pF，共模輸入電容典型值為1.6pF，這是一個很小的值，與導線的寄生雜散電容相似。關(guān)于輸入電容對放大電路性能的影響，我們放到頻率響應(yīng)章再細講。

• 輸出特性參數(shù)：

與輸出相關(guān)的非理想特性參數(shù)都在OUTPUT CHARACTERISTICS這個表中，大多數(shù)理解起來也不難，我們這里同樣也粗略地過一遍：

圖9-04.05

? AVOL ：開環(huán)增益，典型值為100dB，換算成比值就是10 ^5^ =100000倍；

? ZOUT_OL ：開環(huán)輸出阻抗，典型值為1200Ω，不算太大；

? VOH ：最高輸出電壓，典型值為V CC -1.4V，也就是說，若VCC接+5V電源，則運放的輸出端最多只能輸出3.6V電壓；

? VOL ：最低出電壓，典型值為VEE+0.8V，含義與上面VOH類似；

? Io ：輸出端電流能力，這里分為“吸收電流（Sinking Current）能力”和“提供電流（Sourcing Current）能力”兩欄分別給出數(shù)據(jù)，根據(jù)表中數(shù)據(jù)，其輸出端最大能吸收的電流為20mA，最大能向外提供的電流為40mA；

? CL ：負載電容，為運放輸出端與地之間的電容，典型值為1500pF。

• 其他參數(shù)：

剩下的參數(shù)我們就放在一起講了，其中大多數(shù)與頻率特性有關(guān)，我們要到頻率響應(yīng)章節(jié)才能詳細展開解釋它們的含義，這里僅僅粗略羅列一下：

圖9-04.06

? eN ：電壓噪聲密度。關(guān)于噪聲是個很龐大的話題，可能要到中級模擬電路里才能把噪聲的問題講清楚，這里我們僅簡單解釋一下如何使用這個參數(shù)。這個噪聲是運放內(nèi)部產(chǎn)生的噪聲，并且會被電路的增益放大，進而影響到輸出。表中已給出在1kHz范圍內(nèi)，其典型值是40nV/√Hz，當輸入電壓為0V時，在開環(huán)情況下，在輸出端將會產(chǎn)生的噪聲為：

如果是閉環(huán)情況，由于閉環(huán)增益比開環(huán)增益要小很多，因此根據(jù)上式算出的輸出端噪聲也會小很多。

? THD+N, GBWP, A~M,~α M ,SR ：這些參數(shù)都和頻率響應(yīng)相關(guān)，都要到頻率響應(yīng)章節(jié)才能詳細展開講。

? PSRR ：電源抑制比，其含義為電源電壓的改變量與由此引起的輸入失調(diào)電壓改變量之比的絕對值。

? IQ ：靜態(tài)電流，即運放不接負載時本身消耗的靜態(tài)偏置電流，這里典型值為1.2mA。

3. 特性曲線

特性曲線中幾乎有一半和頻率響應(yīng)相關(guān)，這里我們僅解釋一些與頻率無關(guān)的曲線，其他的放到頻率響應(yīng)章節(jié)中再講。

• 翻轉(zhuǎn)時間曲線：

圖9-04.07

左圖是輸入電壓為大電壓（-2V2V）時的輸出特性翻轉(zhuǎn)曲線，右圖是輸入電壓為小電壓（-0.05V0.05V）時的輸出特性翻轉(zhuǎn)曲線，在對比中可看到，小電壓翻轉(zhuǎn)時，輸出的響應(yīng)時間要快得多。

• 靜態(tài)消耗電流-溫度 曲線：

圖9-04.08

圖中用3種不同顏色顯示了在不同的供電電壓下，器件的靜態(tài)消耗電流隨溫度變化的曲線。從圖中可見，器件的靜態(tài)消耗電流隨溫度升高而增加。

• 輸入失調(diào)電壓-共模輸入電壓 曲線：

圖9-04.09

上面3個圖中，分別給出了在不同的供電電壓（3V、5V、32V）條件下，“輸入共模電壓”對“輸入偏置電壓的影響”。

• 輸入偏置電流-溫度 曲線：

圖9-04.10

從圖中可以看到，溫度對“輸入偏置電流”和“輸入失調(diào)電流”的影響不大。

• 最高最低輸出電壓-輸出電流 曲線：

圖9-04.11

上面6圖分別給出了在不同的供電電壓（3V、5V、32V）條件下，輸出電流的大小對運放能輸出的最高、最低電壓的影響。左側(cè)3圖橫坐標為輸出端給出電流，影響運放的最高輸出電壓（縱坐標為VCC與最高輸出電壓VOH的差值）；右側(cè)3圖橫坐標為輸出端吸收電流，影響運放的最低輸出電壓（縱坐標為最低輸出電壓VOL與VEE的差值）。

在圖中可見，輸出端給出或吸收的電流越大，它能輸出的極限輸出電壓絕對值越小。