1.3 集成运放的主要参数和分类

在设计运放电路时，必须熟悉实际集成运放的特性参数。正确理解和运用其特性参数，是正确评价和选择集成运放、设计、计算、实验调试运放电路所必需的。集成运放的参数名目很多，各生产单位所给出的参数种类也可能有所不同，但其中都包括了一些最基本的参数。下面仅就这些基本参数做一介绍，其中包括直流特性参数与交流特性参数。

1.3.1 集成运放的主要直流参数

1.输入失调电压Uos

为了使集成运放在零输入时达到零输出，需在其输入端加一个直流补偿电压，这个直流补偿电压的大小即为输入失调电压，两者的方向相反。输入失调电压一般是毫伏（mV）数量级。采用双极型三极管作为输入级的运放，其Uos为1～10mV；采用场效应管作为输入级的集成运放，其Uos大得多；而对于高精度、低漂移型的集成运放，其Uos的值一般很小。

2.输入失调电压的温度系数ΔUos/ΔT

在一确定的温度变化范围内，失调电压的变化与温度变化的比值定义为输入失调电压的温度系数。一般集成运放输入失调电压的温度系数为10～20μV/℃；而高精度、低漂移集成运放的温度系数在1μV/℃以下。

3.输入偏置电流IiB

当集成运放的输入电压为零，输出电压也为零时，其两个输入端偏置电流的平均值定义为输入偏置电流。两个输入端的偏置电流分别记为IiB+，IiB-，而IiB表示为

双极型三极管输入的集成运放，其IiB为10nA～1μA；场效应管输入的集成运放，其IiB一般小于1nA。

4.输入失调电流Ios

当集成运放的输入电压为零，输出电压也为零时，两个输入偏置电流的差值称为输入失调电流，即

一般来说，集成运放的偏置电流越大，其输入失调电流也越大。

输入偏置电流和输入失调电流的温度系数，分别用ΔIiB/ΔT和ΔIos/ΔT来表示。

由于输入失调电压、输入失调电流及输入偏置电流均为温度的函数，所以产品手册中均应注明这些参数的测试温度。此外，需要指出的是，上述各参数均与电源电压及集成运放输入端所加的共模电压值有关。手册中的参数一般是指在标准电源电压值及零共模输入电压下的测试值。

5.差模开环直流电压增益Aud

集成运放工作于线性区时，差模电压输入后，其输出电压变化ΔUo与差模输入电压变化ΔUid的比值，称为差模开环电压增益，即

差模开环电压增益一般以分贝（dB）为单位，则可用下式表示

实际集成运放的差模开环电压增益是频率的函数，所以手册中的差模开环电压增益均指直流（或低频）开环电压增益。大多数集成运放的直流差模开环电压增益均大于104倍以上。

6.共模抑制比CMRR

集成运放工作于线性区时，其差模电压增益Aud与共模电压增益Auc之比称为共模抑制比，即

此处的共模电压增益是当共模信号输入时，集成运放输出电压的变化与输入电压变化的比值。

若以分贝为单位时，CMRR由下式表示为

与差模开环电压增益类似，CMRR也是频率的函数。集成运放手册中给出的参数值均指直流（或低频）时的CMRR。多数集成运放的CMRR的值在80dB以上。

7.电源电压抑制比PSRR

集成运放工作于线性区时，输入失调电压随电源电压改变的变化率称为电源电压抑制比。用以下公式表示

式中，ΔUs为电源电压ΔUCC或ΔUEE。

电源电压抑制比若以分贝为单位，则可用下式表示

若PSRR为100dB，相当于10μV/V。一般低漂移集成运放的PSRR为90～100dB，相当于2～20μV/V。需说明的是，对于有些集成运放，其正负电源电压抑制比并不相同，使用时应注意。

8.输出峰-峰电压Uopp

它是指在特定的负载条件下，集成运放能输出的最大电压幅度。正、负向的电压摆幅往往并不相同。目前大多数集成运放的正、负电压摆幅均大于10V。

9.最大共模输入电压UicM

当集成运放的共模抑制特性显著变坏时的共模输入电压即为最大共模输入电压。有时将共模抑制比（在规定的共模输入电压时）下降6dB时所加的共模输入电压值，作为最大共模输入电压。

10.最大差模输入电压UidM

它是集成运放两输入端所允许加的最大电压差。当差模输入电压超过此电压值时，集成运放输入级的三极管将被反向击穿，甚至损坏。

1.3.2 集成运放的主要交流参数

1.开环带宽BW

集成运放的开环电压增益下降3dB（或直流增益的0.707倍）时所对应的信号频率称为开环带宽。

2.单位增益带宽GW

它是指集成运放在闭环增益为1倍状态下，当用正弦小信号驱动时，其闭环增益下降至0.707倍时的频率。当集成运放的频率特性具有单极点响应时，其单位增益带宽可表示为

式中，Aud是当信号频率为f时集成运放的实际差模开环电压增益值。

当集成运放具有多极点的频率响应时，其单位增益带宽与开环带宽没有直接关系，此时采用增益带宽乘积参数表示。集成运放闭环工作时的频率响应主要决定于单位增益带宽。

还应注意的是，这两个频率参数均指集成运放小信号工作时的频率特性。此时的小信号输出范围为100～200mV。当集成运放处于大信号工作时，其输入级将工作于非线性区，这时集成运放的频率特性将会发生明显变化。下面3个参数均用来描述集成运放大信号工作的频率特性。

3.转换速率（或电压摆率）SR

在额定的负载条件下，当输入阶跃大信号时，集成运放输出电压的最大变化率称为转换速率。其含义如图1-3-1所示，图1-3-1是转换速度SR的定义。

通常，集成运放手册中所给出的转换速率均指闭环增益为1倍时的值。实际上，在转换期内，集成运放的输入级处于开关工作状态，所以集成运放的反馈回路不起作用，也即集成运放的转换速率与其闭环增益无关。一般在集成运放反相和同相应用时的转换速率是不一样的，其输出波形的前沿和后沿的转换速率也不相同。普通集成运放的转换速率约为1V/μs以下，而高速集成运放的转换速率应大于10V/μs。

4.全功率带宽BWP

在额定负载条件下，集成运放闭环增益为1倍时，当输入正弦大信号后，使集成运放输出电压幅度达到最大（在一定的失真条件下）的信号频率，即为功率带宽。此频率将受到集成运放转换速率的限制。一般可用下述的近似公式估计SR与B W P之间的关系

式中，Uop是集成运放输出的峰值电压。

5.建立时间ts

集成运放闭环增益为1倍时，在一定的负载条件下当输入阶跃大信号后，集成运放输出电压达到某一特定值的范围时所需的时间ts称为建立时间。此处所指的特定值范围与稳定值之间的误差区，称为误差带，用2ε来表示，如图1-3-2所示为建立时间ts的定义。

此误差带可用误差电压相对于稳定值的百分比（也称为精度）表示。建立时间的长短与精度要求直接有关，精度要求越高，建立时间越长。

6.等效输入噪声电压

屏蔽良好的、无信号输入的集成运放，在其输出端产生的任何交流无规则的干扰电压，称

为电路的输出噪声电压。此噪声电压换算到输入端时就称为输入噪声电压（有时也用噪声电流表示）。普通集成运放的输入噪声电压的有效值为10～20μV。

7.差模输入阻抗Zid

差模输入阻抗有时也称为输入阻抗，是指集成运放工作在线性区时，两输入端的电压变化量与对应的输入电流变化量之比。输入阻抗包括输入电阻和输入电容，在低频时仅指输入电阻Rd。一般集成运放的参数表中给出的数据均指输入电阻。双极型晶体管的集成运放，其输入电阻一般在几十千欧至几兆欧的范围内变化；场效应管的集成运放，其输入电阻通常大于109Ω，一般为1012～1014Ω。

8.共模输入阻抗Zic

当集成运放工作在共模信号时，共模输入电压的变化量与对应的输入电流的变化量之比，称为共模输入阻抗。在低频情况下，它表现为共模输入电阻Ric。

通常，集成运放的共模输入电阻比差模输入电阻要高得多，其值在108Ω以上。

9.输出阻抗Zo

当集成运放工作于线性区时，在其输出端加信号电压后，此电压变化量与对应的电流变化量之比，称为输出阻抗。在低频时，它即为集成运放的输出电阻。

上述几个参数均对应于集成运放开环工作的条件。

1.3.3 集成运放的分类

1.通用型

这类集成运放具有价格低和应用范围广泛等特点。从客观上判断通用型集成运放，目前还没有明确的统一标准，习惯上认为，在不要求具有特殊的特性参数的情况下所采用的集成运放为通用型。由于集成运放特性参数的指标在不断提高，现在的和过去的通用型集成运放的特性参数的标准并不相同。相对而言，在特性参数中具有某些优良特性的集成运放称之为特殊型或高性能型。由于各生产厂家或公司的分类方法不同，在这个厂定为特殊型的，而在另一个厂家可能定为通用型。且特殊型性能标准也在不断提高，过去定为特殊型的，现在可能定为通用型。下面介绍的方法只是作为大致的标准，在选用器件时，还是应该以特性参数值作为选择器件的标准。根据增益的高低可分为低增益（开环电压增益在60～80dB）的通用 Ⅰ 型，主要产品有F001，4E314，X50，BG301，5G922，FC1，FC31，μA702等。中增益（开环电压增益在80～100dB）的通用Ⅱ型，主要产品有F709，F004，F005，4E304，4E320，X52，8FC2，8FC3，SG006，BG305，FC52，μA7093等。高增益（开环电压增益大于100dB）的通用Ⅲ型，主要产品有F741，F748，F101，F301，F1456，F108，XFC77，XFC81，XFC82，F006，F007，F008，4E322，8FC4，7XC141，5G24，XFC51，4E322，μA741等。

2.低输入偏置电流、高输入阻抗型

在有些应用场合，如小电流测量电路、高输入阻抗测量电路、积分器、光电探测器、电荷放大器等电路，要求集成运放具有很低的偏置电流和高的输入阻抗。场效应管型集成运放具有很低的输入偏置电流和很高的输入阻抗，其偏置电流一般为0.1～50pA，其输入阻抗一般为1012～1014Ω。高输入阻抗运放一般指输入阻抗不低于10MΩ的器件。对于国外高输入阻抗运放，其输入阻抗均在1000GΩ以上，如μA740，μPC152，8007等。国内产品5G28的输入阻抗大于10GΩ，F3103的输入阻抗达到1000GΩ。

3.低输入失调电压型

输入失调电压是造成直流放大电路零位输出的主要原因之一。通常输入失调电压在1mV以下者为低输入失调电压型，一般为50μV～1mV。

4.低漂移高精度型

低漂移型集成运放是指性能稳定，输入失调电压和输入失调电流及其漂移都非常小的集成运放。这类集成运放，一般输入失调电压的温度系数小于5μV/℃。除了满足以上指标的集成运放属于低漂移型外，一般采用MOS工艺的第四代集成运放 —— 斩波稳零式集成运放均属于低漂移型，如HA2900（HARRIS公司），ICL7600，ICL7560（INT公司）和SN62088/72088（TI公司）等。

高精度型的集成运放一般包括几项主要参数，如输入失调电压、输入失调电流及其温漂非常低，输入偏置电流很小，开环增益和共模抑制比很高。它综合衡量以上几项性能指标，相对比较优越。在要求精度比较高的场合，需选用高精度型集成运放。高精度型集成运放的主要产品有μA725，μPC154，μA726，AD504，μPC254，SN72088，HA2905等，它们的失调电压温漂为0.2～0.6μV/℃，增益大于120dB，共模抑制比大于110dB。

5.高速型和宽频带型

高速型集成运放具有快速跟踪输入信号电压能力，常用摆率大小来衡量。一般摆率在5V/μs以上者为高速集成运放，通常为5～70V/μs。高速集成运放的转换速率通常比通用型集成运放的转换速率高10～100倍。高速型集成运放的主要产品有F715，F722，4E321，F318，μA207等。其中，国产的F715的转换速率达到100V/μs，F318的转换速率达到70V/μs，国外的μA207的转换速率达到500V/μs，个别产品已达到1000V/μs。

宽频带型集成运放是以最高工作频率来划分的。通常，在小信号条件下用单位增益带宽来衡量，在大信号条件下用全功率带宽或用摆率来衡量。宽频带型集成运放的增益带宽一般为几十兆赫兹。这类集成运放既能做直流放大器、低中频放大器，又能做高频放大器。例如，F507的单位增益带宽为35MHz，带宽运放的低频性能与通用型集成运放相当，而高频特性比高速集成运放还要好。

6.高压型

工作电源电压越高，输出电压的动态范围越宽。一般电源电压在±20V以上者称为高压型集成运放。采用场效应管作为输入级的集成运放，转换速率较高，其电源电压范围一般为±15～±40V。最高的电源电压可达±150V，最大输出电压可达±145V，如BB公司生产的3580J即是此类集成运放的典型产品。国内高压运放有F1536，BG315，F143等。

7.低功耗型

一般集成运放的静态功耗在50mW以上，而低功耗型集成运放的静态功耗在5mW以下，在1mW以下者称为微功耗型。一般在便携式仪器或产品、航空航天仪器中应用。

8.高输出电流型和功率型

一般集成运放输出电流能力有限，通常在10mA以下。当输出电流在50mA以上者称为高输出电流型。输出电流在1A以上者通常称为功率型集成运放。大电流集成运放实际上是一级电流放大器，此类集成运放的输出电流通常为±200～±600mA，输出电阻约为1Ω。电流放大器的典型应用是串接在通用型集成运放之后进行扩展。这类产品有F3401，MC3401，LM3900等。

9.低噪声型

在对微弱信号进行放大时，集成运放的噪声特性就是一项重要的特性参数。一般等效输入电压在2μV以下者为低噪声型。这类产品有F5037，XFC88等。

10.多元型

多元集成运放也叫复合集成运放，它是在一个芯片上同时集成2个或2个以上独立的集成运放。主要产品有F747，F1437，F1537，F1558，F347，F4558，XFC80，BG320，5G353等。

11.单电源型

一般集成运放都是采用双电源工作的，若用单电源，则需在电路上采取分压的办法。双电源集成运放有正、负供电系统，必然增加设备的体积和重量，因此在某些场合需要单电源工作的运放，如航空航天及野外使用，对电源的体积、重量要求轻的电子设备。主要产品有F3140，F124，F158，F358，7XC348，SF324等。

12.跨导型

这是利用输入电压来控制输出电流的集成运放，跨导可以通过外加偏置的方法来改变，输出电流能够在很宽范围内变化。主要产品有F3401，MC3401，LM3900等。

13.程控型

程控型集成运放能用外部电路控制其工作状态。这种集成运放当偏置电流值改变时，它的参数也将随着变化，使用灵活，特别适用于测量电路。

14.组件型

组件型集成运放是利用单片式集成电路和分立元件组合而成的一种具有独特性能的电路，其电气性能可远远超过同类型的产品，因此是一种品种发展很快，而又具有广阔前景的一类电路。比较常见的品种有：低漂移集成运放组件ZF03，OP3等，比普通低漂移集成运放的失调电压低一个数量级，广泛用于直流微弱信号的放大，如各种低漂移传感器的前置放大。静电型放大器ZF310J，AD310J等，其输入偏流极小，比MOS型场效应管做差分放大器的输入偏流还低1～2个数量级。这样微小的输入电流可与静电放大用的电子管相比拟，广泛用于离子流检测、微电流放大器、电流/电压变换器、长周期保持电路、高输入阻抗缓冲放大器等。数据放大器采用两个低漂移运放作为差分输入级，然后将其输出信号加到做差分放大器的第三只运放上进行放大后输出信号，其闭环增益固定为10倍、100倍、1000倍等，也可用外接的电位器进行调整，它的失调电压温漂小，共模抑制比高，广泛用于仪器仪表中作为前置放大器，主要产品有AD605等。