高速运算放大器高度运放的定义：在快速A/D和D/A转换器、视 频放大器中，要求集成运算放大器的转换速 率SR一定要高，单位增益带宽BWG一定要 足够大，像通用型集成运放是不能适合于高 速应用的场合的。这就让高速型运算放大器 产生了。 在现代电子技术中，对数据获取的速度和 数据的精度要求越来越高，高性能放大器 往往用来驱动模数转换器以及高速数模转 换器输出的电流一电压转换器，因而宽带 、直流藕合、低畸变以及小上冲、快调整 时间成为放大器的重要性能要求。以往， 传统的闭环运算放大器都采用电压反馈方 法，而高速运算放大器则大都用电流反馈 方法，电流反馈放大器也叫互阻放大器， 其特点是速度高。1、高速运算放大器的结构：输入级、增益级、输出级和偏置级。2、现代高速运放的分类：宽带放大器、低畸变放大器、电流反馈放大器和低功 耗放大器3、运放的性能指标和工程参数 开环放大倍数开环放大倍数 输入偏置电流输入偏置电流 电源电压电源电压 频带增益乘积频带增益乘积 跟踪速度跟踪速度 功率损耗功率损耗 共模抑制比（共模抑制比（CMRCMR） 噪声系数噪声系数 工作温度与保存温度工作温度与保存温度 极限参数极限参数 最大最小电源电压最大最小电源电压 最大功率最大功率 温度极限温度极限 失调电压和电流失调电压和电流 工程参数指电路系统的输出信号没有通过其他电路连接到输入端时的 差模放大倍数。 一、开环放大倍数一、开环放大倍数工程参数工程参数(a) (a) 开环状态开环状态v vo o- -+ +v vi iv vi i反馈电阻反馈电阻v vo o- -+ +v vi iv vi i(b) (b) 闭环状态闭环状态v v0 0 = K= K( (v v+ + v v- -) ) 开环放大倍数开环放大倍数K K开环放大倍数示例 选用理想运算放大器 仿真仿真： （1）观察输出波形与输入、电源电压的关系 。 vo+-vi指运算放大器两个差分输入端的基极(栅极)静态电流的平均值 。二、输入偏置电流二、输入偏置电流I IIBIBIIB= (IIB1+ IIB2)/2+-v-v+IIB2IIB1理想情况下：IIB1= IIB2 = 0 （虚断I+= I- = 0 ）工程参数工程参数（2 2）失调电压）失调电压V VIOIO由于放大器差分输入电路不对称而造成的两个输入端静态电压之差 。IIO = |IIB1 - IIB2| 即（|I+ - I-|)（1 1）失调电流）失调电流I IIOIO由于放大器差分输入电路不对称而造成的两个输入端静态电流之 差。 VIO = |VIB1 - VIB2| 即（|V+ - V-|)三、输入失调参数三、输入失调参数理想情况下：理想情况下：I IIOIO= 0 = 0 ，V VIOIO = 0 = 0 （虚断虚断I I+ += = I I- - = 0 = 0 ）工程参数工程参数器件正常工作的条件。器件正常工作的条件。电源功率电源功率电源电压范围电源电压范围电源电压抑制比电源电压抑制比四、电源电压四、电源电压五、输出幅度五、输出幅度指在给定电源电压下指在给定电源电压下 ，运算放大器所能达到，运算放大器所能达到 的最大输出电压。的最大输出电压。 六、六、允许最大差模输入电压允许最大差模输入电压表示运算放大器所能承受的最表示运算放大器所能承受的最大差模输入信号电压（器件中的大差模输入信号电压（器件中的 PNPN结所限）。结所限）。 七、七、允许最大差模输入电压允许最大差模输入电压表示运算放大器所能承受的最表示运算放大器所能承受的最大差模输入信号电压（器件中的大差模输入信号电压（器件中的 PNPN结所限）。结所限）。 工程参数工程参数f(Hz)20lgAV(dB)例 ：1M0八、带宽增益乘积八、带宽增益乘积运放的放大倍数下降到运放的放大倍数下降到1 1 倍倍(0dB)(0dB)零频与对应电压增零频与对应电压增 益之间的乘积。益之间的乘积。tAO例 ：0九、摆率九、摆率 反映运放对高速变化的输反映运放对高速变化的输 入信号的响应能力。入信号的响应能力。Slew RateSlew Rate工程参数工程参数跟踪速度示例 Slew rate 输入正弦波信号最大值为1V，频率为1kHz 。在045度间的上升幅度为700mV，需0.125ms。 最大上升速度为700mV/0.125ms=0.0056v/ms 。 使用LM324 LM324的跟踪速度是2.5v/ms 小信号输入小信号输入输入正弦波信号最大值为1V，频率为1MHz 。在045度间的上升幅度为0.7V，需0.625ms。 最大上升速度为0.7V/0.625ms=1.12v/ms。 大信号输入大信号输入工程参数工程参数NF噪声系数 Psi输入信号功率 Pso输出信号功率 Pni输入端噪声功率 Pn0输出端噪声功率 十、噪声系数十、噪声系数十一十一、功率损耗功率损耗指器件在正常工作时所具有的最 大功率消耗能力。 十二十二、工作温度与保存温度工作温度与保存温度工作温度：工作温度：运放正常工作时所允许达到的最 高温度。 保存温度：保存温度：运放不工作时的环境温度范围 。 LM324运算放大器的 基本结构示例T1T2T3T5T6T7T8T9T10T11T12T13V +C4A6A100A50AV-V +V OT4输入级中间级输出级T2/ T3 差分输入 共射T5/ T6 电流镜负载T1/ T4 差分输入 共集放大，功耗小减小输出电阻 提高输出能力 集成运算放大器的选择集成运算放大器是模拟集成电路中应用最广泛的 一种器件。在由运算放大器组成的各种系统中，由于 应用要求不一样，对运算放大器的性能要求也不一样 。在没有特殊要求的场合，尽量选用通用型集成运 放，这样即可降低成本，又容易保证货源。当一个系 统中使用多个运放时，尽可能选用多运放集成电路， 例如LM324、LF347等都是将四个运放封装在一起的 集成电路。 评价集成运放性能的优劣，应看其综合性能。一般用优值 系数K来衡量集成运放的优良程度，其定义为： 式中，SR为转换率，单位为V/ms，其值越大，表明运放 的交流特性越好；Iib为运放的输入偏置电流，单位是nA ；VOS为输入失调电压，单位是mV。Iib和VOS值越小， 表明运放的直流特性越好。所以，对于放大音频、视频等 交流信号的电路，选SR（转换速率）大的运放比较合适 ；对于处理微弱的直流信号的电路，选用精度比较的高的 运放比较合适（既失调电流、失调电压及温飘均比较小） 。 实际选择集成运放时，除优值系数要考虑之外，还应考虑 其他因素。例如信号源的性质，是电压源还是电流源；负 载的性质，集成运放输出电压和电流的是否满足要求；环 境条件，集成运放允许工作范围、工作电压范围、功耗与 体积等因素是否满足要求。 高速型运算放大器的特点 高速型运算放大器主要特点是具有高的转换速率和宽 的频率响应。常见的运放有LM318、mA715等，其 SR=5070V/ms，BWG20MHz。 高速型运算放大器的应用 应用于快速A/D和D/A转换器、视频放大器中，要求 集成运算放大器的转换速率SR一定要高，单位增益 带宽BWG一定要足够大的地方 型高速运算放大器 一、性能及用途： 模块具有很高的压摆率和较快的建立时 间，能提供高的输入阻抗，的带宽和较好的热 稳定性，可用于高速电压跟随器，快速采样保持电路，瞬 变电信号的检测等。 在性能、指标和用途上可替代国外模块如、 、 等。 二、极限参数： 电源电压： 输入电压范围： 输出短路时间：无限长 三、电参数表： （除非另有说 明） 四、外形及引线排列（底视）： 调零 反相输入 同相输入 调零 正电源 接地（公共端） 负电源 输出 空脚 五、基本接线图（反相比例放大器）： 六、应用举例 高速电压跟随器 快速采样保持电路 使用梯形网络的转换器 双高速低噪声运算放大器AD8022 AD8022由两个低噪声的高速电压反馈放大器组成。它的 两个输入端产生的电压噪声只有25nVHz。同时具有 带宽宽，失真小等特性。当驱动电容负载时，AD8022具 有较高的输出电流和较好的稳定性。它的功耗较小，在5V 到12V的电源下工作时，每个放大器仅消耗40mA的静 态电流。AD8022采用8脚microSOIC和SOIC封装。由于 其过电压恢复时间短，带宽宽，所以它可以作为非对称数 字用户线（ADSL：Asymmetric Digital Subscriber Line）、超高速数字用户线（VDSL：Veryhighdata rate Digital Subscriber Line）以及其它xDSL收发 信机的接收信道前端。另外，AD8022中的两个独立的电 压反馈放大器也可以作为线路变压器的差动接收器或 xDSL线路接口电路的有源滤波器。图1所示为AD8022的 引脚排列图。 2特性参数及性能 2 1最大功率损耗AD8022的最大功耗受外壳结温的限制。对于塑料封装的器件， 它的最大安全结温大约为150。一旦超过这个限制，会使外壳与基 底的应力发生改变，从而引起性能参数的漂移。若长时间地使结温高 于175，则会造成器件的失灵。虽然AD8022具有短路保护功能，但 这仍不能充分保证器件在各种条件下都没有超过结温。为了确保器件 的安全，必须根据最大功率降额曲线来进行操作。 22电源和退耦为了使AD8022能够发挥较好的技术性 能，应提供高质量的12V电源。同时在工 作中，必须注意对电源引脚端的退耦。对 于低频信号，应在AD8022附近放置一对 10F的电容。另外，在每个引脚旁，也应 尽可能近地连接一个01F的退耦电容。 23性能参数AD8022具有低噪声、低失真、低功耗 、高速度等性能。表1给出了AD8022的主 要性能参数（工作条件为T25，Vs 12V，RL500，G1）。 3工作原理AD8022是电压反馈式放大器，它是在ADI公司独有 的超快互补双极性技术的基础上制成的。这种技术可以 使PNP和NPN三极管在4GHz范围内具有相似的结构。 为了排除由于结型绝缘引起的寄生和闭锁问题，这种技 术与介质是绝缘的。超快互补双极性技术的这些特点保 证了AD8022的高频率、低失真及低电源电流的性能。图2所示为AD8022的内部电路简图。AD8022的输 入级由一个NPN差动对组成，其中每个三级管的集电极 电流为300A，这给输入器件提供了一个较高的跨导。 因此，在100kHz时，AD8022的输入噪声仅为25nV Hz。AD8022输出级的电流增益可高达10000，因此 ，即使接入一个低负载阻抗，AD8022仍能维持一个很 高的直流开环增益。 高速运算放大器AD8045的应用 超低失真电压负反馈运算放大器AD8045是ADI公司的高 增益运算放大器，具有高速、低噪声和超低失真等优异特 性，在20MHz的条件下，动态范围可以达到-90dBc，在 有源滤波器、ADC驱动器等要求高性能放大电路的设计和 使用中，AD8045是一种极佳的首选器件。 AD8045为LFCSP封装，这种封装为PCB板提供了低热阻 抗，将使高温传递更加有效，提高了性能和稳定性并使其 工作温度范围达到：-40