如何快速在几百几千个型号中选择你想要的运放

如何快速在几百几千个型号中选择你想要的运放？运放的数据手册茫茫多的参数怎么快速定位对你有用的参数？我们通常会觉得运放是“最简单”的模拟芯片，然而在应用中却经常遇到许多麻烦。本章内容首先分别以运放的参数为步骤讨论如何快速选择你想要的运放，然后以几个典型应用为例进行分析。

1、Supply Voltage Range (Vcc)

选择你所需要的运放首先看运放的供电电压，对于运放而言，并无绝对的单电源供电或双电源供电的说法，只要供电电压在spec以内运放就可以正常工作。一般工业中常见运放供电高压为36V，低压为5.5V。（还有40V，24V，20V，12V电压等级等等）

2、Input Common Mode Voltage Range（Vcm）

其次明确Vcm即输入端对地的电压。对于（RRIO）到轨运放而言，Vcm超spec可能会导致输入对Vee/Vcc的ESD保护管导通过流失效，对于芯片是不希望ESD导通的，即使导通也需要限制其电流而在输入端加限流电阻。对于非到轨运放，Vcm超spec会导致运放工作在非线性区，具体工作异常模式要看芯片内部设计架构。

(另外，如输入为差分信号，需关注Differential Input Voltage Range)

以上两点是初步选择运放最基础的两点。接下来讨论基于不同应用应该如何对运放参数适当选择？主要讨论以下几个参数：Input Offset Voltage (Vos)，Phase Margin，Open-Loop Voltage Gain (Aol)，Output Short-Circuit Current（Isc）。

3、Input Offset Voltage (Vos)

第一篇文章介绍了Vos的基本概念和对运放的影响，简单来说就是当你放大100倍的时候，一个Vos为1mV的运放，到输出会带来100mV的误差。综合考虑全温度范围内的Vos以及全温度范围内的电阻精度误差来确定所选运放是否满足系统进精度要求。例如运放用于采样基准电压输出给ADC的REF；shunt 电流采样等。

4、Phase Margin

对于系统稳定性的理解，最直观的体现就是波形出现震荡。第二章介绍了如何计算系统的传递函数，当系统相位裕度为20°时，输出的超调量高达55%，输出震荡。相位裕度低，从时域来看整个环路当中存在“延时”，使输出不能及时反馈给输入造成震荡。因此当整个环路中存在较多RC 、C（有些RC是隐形的，比如环路里有MOS管，MUX等）就需要选择phase margin较大的运放，如果数据手册没有标注，可以通过Aol与phase margin的Bode 图直接观察，对应增益为1 放大倍数为0dB处对应的相位裕度与-180度的距离。

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(有些数据手册没有Phase Margin vs Capactive Load曲线)

5、Open-Loop Voltage Gain (Aol)

运放正常工作的条件是处于深度负反馈状态。可以认为在同样的应用场合，运放的Aol越大，越接近理想状态。即除误差外，Aol越大，输出值越接近应用者所期望值。

进一步理解Aol对系统的影响： buffer电路，假使给同相端一个基准电压，输出端串联的电阻Ro有瞬变激励信号产生。此时运放的反向端与输出端应该是什么状态？理想情况下，同向与反向端一致，而输出跟随反向端都是维持稳态基准电压不变。这种情况下，Aol越大，运放的响应速度越大，输入能够保持一致的能力越强。

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6、Output Short-Circuit Current（Isc）

继续讨论上述案例，Ro上激励信号的能量不会平白消失，这部分能量需要运放去拉住。这需要看运放输出电流的sink能力。另外评估运放驱动负载能力也是看Isc。数据手册中也会有Supply Voltage-Isc 与Output Voltage-Isc 的曲线图。

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总的来说，运算放大器的应用场景非常多，从普通的跟随电路，放大电路，到各种滤波器电路，变化多样，归根结底还是要结合实际系统应用的需求来选择适合的器件。