我通過(guò)電子郵件以及在TI E2E論壇上看到的最常見(jiàn)的問(wèn)題之一是：“對于這個(gè)應用，我應該選擇哪種運放？”這個(gè)問(wèn)題的難度很大：有數以千計的運算放大器可供選擇，并且同時(shí)有無(wú)數的規格和功能需要考慮。
這種復雜性要求創(chuàng )建在線(xiàn)搜索和設計工具，而在線(xiàn)搜索和設計工具本身可能會(huì )很復雜（實(shí)際上有數十個(gè)過(guò)濾選項、復選框和滑塊）。反過(guò)來(lái)，這導致了快速搜索工具，預過(guò)濾結果和其他創(chuàng )新工具的創(chuàng )建，所有這些工具都旨在簡(jiǎn)化選擇運算放大器的過(guò)程。
本文的目的是說(shuō)明一種簡(jiǎn)化的過(guò)程，該過(guò)程集中于選擇運算放大器時(shí)的三個(gè)主要考慮因素，如圖1所示。前兩個(gè)考慮因素是電源電壓（Vs）和靜態(tài)電流（IQ）的主要規格）及其相應的規范。次要規范定義為直接依賴(lài)于主要規范的規范。選擇一個(gè)沒(méi)有適當的主要規格和次要規格的運算放大器可能不適用于該應用。第三個(gè)也是最后一個(gè)考慮因素涉
及幾個(gè)常見(jiàn)的運算放大器功能：封裝和價(jià)格。我還要澄清一下，本文的重點(diǎn)是通用和精密電壓反饋運算放大器。
圖1運放選擇注意事項
注意事項1：電源電壓
電源電壓（Vs或V-和V+）是主要規格，原因有兩個(gè)。首先，電源電壓必須與系統電壓兼容；否則，您將需要生成新的電壓軌。其次，電源電壓具有兩個(gè)重要的指標：輸入共模電壓范圍（Vcm）和輸出擺幅/裕量（Vo或Vol/Voh）。 Vcm和Vo定義用于線(xiàn)性操作的輸入和輸出信號的范圍。如果輸入信號和輸出信號不在設備的線(xiàn)性工作區域內，則說(shuō)明您選擇了錯誤的運算放大器，而與所有其他規格無(wú)關(guān)。
圖2摘錄了數據表摘錄，其中摘述了運算放大器的電源電壓如何定義線(xiàn)性工作區域并重點(diǎn)介紹了軌到軌輸入/輸出（RRIO）器件。 RRIO設備之所以受歡迎是因為它們通常更易于使用，但要注意與不同輸入級設計相關(guān)的權衡取舍。
圖2在OPA991數據表的摘錄中，Vcm和Vo取決于電源電壓軌（V-和V +）。
例如，圖2中具有±15V電源的運算放大器的輸入共模范圍為-15.1V<14.8v（假設負載阻抗為2kΩ）。如果輸入信號和所需的輸出信號不在電壓范圍內，則運放和電源電壓的這種組合將不足以滿(mǎn)足設計要求。<="" p="">
考慮之二：靜態(tài)電流
靜態(tài)電流（Iq）是主要規格，因為它會(huì )影響許多重要的次要規格，例如帶寬（BW）和壓擺率（SR）。帶寬和SR不足的運算放大器會(huì )產(chǎn)生不良影響，例如壓擺引起的失真和非線(xiàn)性工作。因此，系統的電源必須提供足夠的電流，以使運算放大器滿(mǎn)足性能要求。
通常，Iq與SR直接相關(guān)（較高的Iq會(huì )產(chǎn)生更多的帶寬和更快的SR）。有一些針對特定用例設計的運算放大器（例如具有壓擺升壓的運算放大器），但通常，上述IQ，帶寬和SR之間的關(guān)系仍然成立。表2列出了五個(gè)Iq值不斷提高的運算放大器及其相應的帶寬和SR典型值。作為一般經(jīng)驗法則，請嘗試選擇應用需要更多帶寬和SR約25％至30％裕量的運算放大器，以解決工藝和溫度變化的問(wèn)題。低失真設計將需要更多的帶寬和SR。
表1運算放大器帶寬和SR與Iq增加的比較
注意事項3：功能
現在該看一下運算放大器的功能了，主要包括封裝和成本。盡管大多數設計人員都希望使用最小的設備同時(shí)花費最少的錢(qián)，但要考慮的一個(gè)方面是從包裝和成本的角度對設計進(jìn)行過(guò)時(shí)的驗證。
有很多原因導致您可能需要在投入生產(chǎn)多年后重新進(jìn)行設計，這些措施包括降低成本的措施，邊際設計，制造工藝變更和產(chǎn)品報廢。為準備這些可能性，請考慮選擇標準封裝（SOIC，TSSOP，VSSOP）中的運算放大器。越來(lái)越多的新封裝正成為行業(yè)標準，因為它們更小，更經(jīng)濟，例如SON和SOT封裝。因此，請在新產(chǎn)品中考慮實(shí)際占板面積。
具有適當電源電壓，靜態(tài)電流，次要規格和功能的運算放大器很可能非常適合您的設計。但是，許多其他規格會(huì )影響性能：失調電壓（Vos），電壓噪聲密度（en），電源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）。
下一次您要選擇運算放大器的任務(wù)時(shí)，請首先考慮電源電壓，靜態(tài)電流以及后續的次要規格，以確保該器件在您的應用中能夠正確運行。確保驗證輸入和輸出的線(xiàn)性操作，包括帶寬和SR的設計裕度，并考慮運算放大器系列的設計和封裝靈活性。
本文作者：Peter Semig是德州儀器（TI）的通用放大器應用經(jīng)理。 |
