运算放大器的规格书

运算放大器的规格书

虽然已经有文章把运算放大器的基本放大电路作了简单的说明，总觉得是意犹未足。综合过去工程师们所提到的问题，尤其是规格书内的电气特性部份，加强作一些说明。这篇文章是取自我的技术网站2004年资料（Operation Amplifier 運算放大器元件規格及電路概念），再加以重新增补修订。

OP Amp元件種類區分:

1. 種類: 有Bipolar晶體型, 結合Junction FET型, CMOS FET型.（类别会影响耗电量）

2. 內藏組別: 有內藏Single單組, Dual雙組, 及Quad四組.（一般单组为特定功能，会有一些补偿电路）

3. 包裝類別: SMD類有MTP-5, SOP-8, SOP-14 及Mini type 如MSOP, TSSOP等. DIP類有 DIP-8, DIP-14.各家廠商皆為共通標準化之型號, 與Pin腳位置，但须注意規格上会有差异。

这边我选择了比较常用的OP IC 如LM358, NJM3414, MC4558, MC4560. 来做一个特性的比较。可以看到规格的项目很多，但是有很多项目可以忽略，因为OP IC在使用上非常广泛，在不同的功能时，有其特定的参数需求，像是一些Offset, Common Mode, Input Bias, Large Signal Gain/Voltage Swing等等，都是在一些比较器电路或是直流侦测器，直流放大电路上的参数。至于我们消费电子领域，比较重点的是音频放大及脉波信号处理方面，只要注意下面的项目。

重要電氣規格項目:

1. 工作電壓範圍(Supply voltage)

2. 輸出端短路電流(Output short-circuit current) 或输出阻抗（Output resistance）

3. 高頻響應(Gain-Bandwidth)

4. 脈波反應時間(Slew rate)

工作電壓範圍：一般大家都有个错误的概念，认为OP Amp有单电源及双电源的区分，其实它都能工作，重点在于有没有提供正确的偏压。也就是只要让输入电平在电源电压范围内就能工作，当然也要确认输出电平是否会因偏压不当，造成波形上下端的切割问题。此外，要特别注意它的最高及最低工作电压范围，以确认工作正常。

输出电流与阻抗值：规格上可能针对它所强调的使用功能，而会有不同的数据。以短路输出电流表示的，主要是提供直流输出控制用途，或脉波信号的驱动能力。以输出阻抗表示的，则为音频信号的输出负载能力。当然，两者也是有使用上互通的可行性。

高頻響應(Gain-Bandwidth)：规格上也许可以看到有高达100dB的放大倍数，注意不要被误导了。那是指直流信号的放大倍数。在音频电路的信号放大，我们要看的是Gain-Bandwidth项目，以MC4558为例，2.8 MHz代表在最高音频20KHz时仅能放大140倍。即使在电路上的回授量提高到1/300,也只能让9KHz的信号放大到300倍。

脈波反應時間(Slew rate)：定义上是脉波经过OP后之上升延迟时间，由于输出阻抗要远低于输入阻抗，因此此时间是造成脉波变形的主要因素。以MC4558为例，2.2V/uS代表在5V的脉波需要2.3 uS的上升时间。一般这个上升时间如果超出脉波周期的10%以上,就有可能产生MCU侦测上的错误。以LCD Panel所需的Vcom信号为例，63.5 uS的脉波只能容许约6.3 uS的上升时间，在5V的电路上，相当于0.8V/uS,因此NJM3414的1V/uS可用。

另外要说明的是关于Power Dissipation部份，只有在需要大电流推动输出时，才需要考虑。一般信号放大都属于Class-A不失真输出，因此传输效率很低，几乎所有供应IC的功率，会转成热量，以直流供电的瓦特数计算，不超出最大容许功率即可。