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。. e l: Z) G* Y5 E
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。4 `4 M$ c3 E# t, d4 N* a) U2 v
- 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。/ K: ?: Y s& v3 A: C. }
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？7 T4 o+ y2 v+ z2 S
常见1/2/4路，常用封装基本都兼容。: \. L4 O1 l" b! m( _
小提示：设计时候尽量选通用封装，否则很容易是Single Source（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single source了。
Q3：OPA都有哪些作用？8 |' b( A7 F2 o1 z
放大小信号（或缩小大信号）
阻抗匹配# d4 H' `7 f: }% [
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 z) I! t* K' l/ P3 _& o
做小功率电源
-一般运放输出20-30mA，跟I/O口差不多。% {) l9 h) v% Y5 V
-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（Nano Power OPA）：几百nA: t' s7 _/ z' ]- H
低功耗运放（Micro Power OPA）：, a! l: z3 s$ ]! H
高速运放（High Speed OPA）：重点两个参数：增益带宽积（GBP）和压摆率（SR）* l% c1 y% @3 q" g, T
高精度运放（High Precision OPA）：重点两个参数：Vos失调电压（低于采样电压的一半），温漂8 |! G7 R: Z7 x/ ?% Z8 I7 F% C4 V/ m
低噪声运放（Low Noise OPA）：常用于脑电波，心率，脉搏等小信号采集
差分放大器（Fully Differential OPA）：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。）0 G( I6 V. \ p9 k
功率放大器（Power OPA）：功放驱动
音频放大器（Audio OPA）：- T/ x. r0 M- y& Z2 ~0 H; @
仪表放大器（Instrumentation OPA）：共模抑制比很高。配合专门电路，能够有效去除共模干扰。6 O* }) r: _! G9 N. E! Y
其他专用型放大器
Q6：OPA常用的参数有哪些？
输入失调电压（Input Offset Voltage） Vos
输入失调电压的温漂（Offset Voltage Drift）：对Vos的补充
输入偏执电流（Input Bias Current）IB：! L7 t% s( b/ t9 D
输入失调电流（Input Offset Current）Ios：是IB的补充
共模电压输入范围（Input Common-Mode Voltage Range）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（Output Characteristic）$ K2 i. _: c* {; C7 Q' J6 Y9 \
输出电流限制（Output Current Limit）：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。% n' H- M3 `+ t/ m2 |$ p2 t0 C- x
ESD和浪涌的区别。3 D9 W% z& z. B0 |( M9 h% P
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 \4 x1 @* S1 n, X! C' y, [; x
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 VDD4 u; R, q6 M" A$ F
静态工作电流（Quiescent Current）Iq
增益带宽积（Gain Bandwidth Product）GBP：对交流信号非常重要 ，直流信号可以不用关注太多。! F6 c! L+ w: Y5 q( g
压摆率（Slew Rate）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-Loop Voltage Gain）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（Voltage Noise Density）en：
相位裕度（Phase Margin）：越大越好，越稳定
共模信号抑制比（Common Mode Rejection）：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（Supply Voltage Rejection）：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（Common Mode Input Voltage）范围“包含（超过一点）”供电电压，即所谓轨至轨输入。: Q- `0 n: `2 c6 X0 {' n
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： ] l/ h7 c' W
大部分运放是可以再开环下工作的
No： }. ?" S( y$ ?9 a
-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。）" h6 ?. j0 {' j$ J1 s
-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5 a: i2 M8 Y$ g
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。6 y4 @) E `' x4 \1 F- I. F
- 温漂：看产品输出地点，环境温度可能不同。' a# k. N& t7 {. V& \
- 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2 J8 R' z5 k% {: R' z& p( F( t6 V
- 工作电压范围: p0 k: A" o( c9 S( Q9 Z
- 输入输出特性： 是否轨对轨的？还是非轨对轨。
交流信号5 |$ n8 H, Y1 L7 j. N4 t
-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$ x# P8 b/ n/ }
-开关增益
-电压噪声密度
-耗电要求
-工作电压, M8 w& b- \7 Z# M) l
-输入输出特性
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