放大器知识经典问答（第二部分）

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放大器知识经典问答（第二部分）

关键字： 放大器  总谐波失真  输出漏电流  
来源：美国国家半导体公司
21. 什么是比较器的输出高电压(VOH)？

输出高电压(Output High Voltage) 是指比较器高的直流输出电压，产生高的需要的输出电流。这个规格通常与比较器的图腾柱或推挽输出相关。

22. 什么是输出源电流(ISC+）？

输出电源电流(ISC+) 是指由比较器推挽式输出状态产生的最大的输出正电流。

23. 放大器的输出电流和短路电流两者之间有什么区别？

“短路”电流是指如果输出直接接到电源线上，器件产生的电流。这个表明输出级电流的限制，具体取决于器件的设计。然而，短路电流并不代表输出级驱 动能力的真实输出。 由于输出级的阻抗特性，最大的输出电流由输出电压在负载下的摆动来决定。负载越轻，输出的摆动越大；负载越重，输出的摆动越小。 如果运放能够安全的驱动负载达到期望的电平，那么“输出和负载”或 “Vout 和Iout”的关系图在器件的用户手册中应该被讨论确定。不要忘了计算反馈电阻负载，当在高速和微功率电路中，反馈电阻的作用就很明显了。

24. 什么是总谐波失真(THD)？

当一个纯正弦信号作为Vin (w) = Vp sin(wt)给运放输入时，输出将有谐波失真: Vout (w)a1 Vp sin(wt)+a2 Vp sin(wt)+...+an Vp sin(nwt). THD 表达式是: THD(%) = [sqrt(a2xa2 +a3xa3 +...+anxan)/a1 ] x 100

25. 什么是共模输入电阻？

共模输入电阻是指共模输入电压的变化量和反相端或同相端输入电流变化量的比值。

26. 我怎么保护放大器输入，使其不高于或低于电源电压？

你必须做的是要么对器件的输入箝位，要么限制器件的输入电流，或者理想情况下，两者均做。最简单的方法就是选择一个限流电阻来限制这个电流。选择 的依据是，在最大的输入电压下电路输入产生的电流要小于该输入引脚的最大电流额定值。通常情况下，在这个输入引脚上串联一个1K到100K的电阻就可以 了。反相配置通常这样串联电阻，效果相当好。 然而，由于信号通常直接接到非反相的输入引脚上，所以非反相放大器可能需要在这个引脚上接一个保护电阻。因为低阻抗电路不能包含一个大的电阻和一对接在负 电源、输入和正电源之间的箝位二极管，所以通过接一个小的串联电阻来保护这个器件。对于高阻抗电路，可以采用一个大的电阻器和/或低漏电流二极管。

27. 单电源放大器和双电源放大器之间有什么区别？

一般情况下, “单电源放大器”意思是放大器有一个共模输入范围，指的是V- (Gnd) 。然而，既然放大器没有“地（GND)”的引脚 ，工作在单电源相对于工作在双电源或不连续电源下，放大器在实际电路、布局布线、本身的特性方面并没有区别。要在运算放大器数据手册中经仔细检查才可能发 现唯一的不同之处。当运算放大器被指定为双电源供电时，通常输出负载的参考是相对于地的（GND)，而单电源供电的运算放大器，通常输出负载的参考是单电 源的中点电压。虽然运算放大器被指定为单电源供电时运算放大器通常操作在更低的电压，但这不是一项必要条件。 因此，不管运算放大器由一个单5V电源和地（GND）供电，或从+2.5和-2.5V供电，对运算放大器来说，这些没有任何不同。所有运算放大器都关心那 些相关的电压：各个电源的相对电压、相对输入和输出的电压。
http://www.national.com/appinfo/webench/放大器 运算放大器WEBENCH 。电路开发既采用单电源供电（如5v或3.3 v），也可采用双电源供电（如+ / - 5v ， + / -3.3 v ， + / -12 v ） ，也可选择定制电源供电。

28. 什么是输出低电压(VOL)？

输出低电压 (Output Low Voltage)指的是低直流（DC）输出电压，输出驱动是低电压形成灌电流。这个规格通常与比较器的图腾柱或推挽输出有关。

29. 我正在使用一个CMOS运算放大器作为输出驱动器。虽然电路工作良好，但是我注意到，如果我用一个长（1米）的屏蔽电缆，没有输入信号时运算放大器的振荡为1MHz左右。如果我缩短电缆至10厘米，振荡平稳。这是什么原因造成的呢？

有些运算放大器不适合直接驱动容性负载，比如长的屏蔽电缆，这就是一个容性负载。 同轴电缆每米约有60-100pF电容。你可以尝试在运算放大器输出和电缆之间接50至500欧姆的电阻。 CMOS运算放大器的数据手册中有一节就是关于如何对容性负载进行补偿的。

30. 为什么有些放大器带容性负载时振荡？

运算放大器的输出阻抗和容性负载的电容可能形成一个阻容振荡。 输出阻抗和容性负载在输出级形成一个R-C振荡，从而在反馈信号中就引起了附加的相位滞后。CMOS放大器有一个较高的输出阻抗这将会导致电极接近或低于 该运算放大器的单位增益频率。 电极的附加相位滞后会削弱运算放大器的相位裕度，放大器的总相位滞后引起单位增益频率的相角增加超过180度，在振荡器里这个结果会导致在单位增益中总的 反馈相移超过180度。CMOS放大器的输出阻抗在100和500之间，引起的极点频率相对较低。同理，高速双极性运算放大器的输出阻抗在1到100的范 围，造成的极点频率与CMOS运算放大器相比要高的多，从而使极点远离器件的单位增益频率。 CMOS放大器对容性负载的驱动，可以通过在输出端放置输出电阻和外接“正反馈”电容器得到改善。 CMOS运算放大器的数据手册中有一节就是关于如何进行容性负载补偿的。

31. 什么是谐波失真？

谐波失真（Harmonic Distortion）是由于信号线路的非线性在放大器输出端产生的无用的杂散的信号。 输入是正弦信号时，这些杂散的信号将以输入频率的整数倍出现（例如，二次谐波，三次谐波）。

32. 什么是输出漏电流（ILEAKAGE）？

输出漏电流（ILEAKAGE），是电流进入比较器的输出端（输出驱动为高）。 它常出现在集电极开路和漏极开路的输出端。

33. 什么是电源抑制比（PSRR）？

电源抑制比(Power Supply Rejection Ratio): 输入失调电压的变化量和电源电压的变化量之比 PSRR(dB) = 20log 10 (DVOS /DVS )

34. 什么是线性相位偏差？

线性相位偏差（Linear Phase Deviation）: 在某一特定频段里，用来衡量运算放大器的闭环相位响应如何接近并跟随相位变化和频率的线性关系。

35. 什么是- 3 db带宽（或小信号带宽，SSBW）？
-3 db带宽（或小信号带宽，SSBW）是指在闭环放大器的小信号的输出幅度的值随频率降低到3分贝时的频率。

36. 共模电压的范围(Vcm)是什么？

在输入端电压范围的典型值，决定了该放大器的性能。

37. 放大器指定的电源范围是什么？

指定的电源范围是说明运算放大器工作时要求的电源电压。

38. 什么是输出吸收电流（ISC-）？

输出吸收电流（ISC-）是指比较器的最高输出负电流。

39. 什么是输出电压摆动（Vo）？

输出电压摆动（Output Voltage Swing） ：是指在特定负载和电源电压下输出电压的最大峰峰值摆动。

40. 双极性（ LMxxxx）运算放大器的SPICE模型工作的很好，而CMOS型（LMCxxxx）运算放大器的SPICE模型不能运行。是不是需要设置SPICE的选项？

为了给模型输入适当的偏置电流，CMOS运算放大器SPICE模型需要把默认GMIN 选项设置为最大的SPICE封装值。有关这个，这里有个评论 http://www.national.com/appinfo/amps/放大器_spice_models.html op amp SPICE models web page, 也有几个模型文件。设定选项GMIN=1E16，给模型超低输入偏置电流，并且提高收敛。 在 http://www.national.com/appinfo/webench/放大器 运放WEBENCH仿真环境中, 这个选项给出了正确的设置。

karl-93677

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