实际运算放大器
背景
理想运算放大器：输入阻抗无穷大、开环增益无穷大、带宽无穷大、输入输出严格遵循过零点线性比例关系。在实际中很难直接买到
自制运算放大器
Q3,Q5,Q6：恒流源代替RC实现高增益放大（高动态电阻，低静态电阻）
C1:降低高频时的自激振荡
Q8,Q9:实现推挽输出，并且降低输出电阻
关键参数
输入失调电压VOS: Input Offset Voltage
- 本质：当运放的两个输入端接地时，由于图中 VOS的存在，经过 Auo 倍放大，输出电压必然不是 0。在运放的负输入端施加一个可调节的直流电压 uOS，调节 uOS使得输出电压等于 0 时，此时的 uOS即为运放的输入失调电压 VOS。
- 根源：输入失调电压，是任何一个运放都存在的，它来自于运放内部电路的电路结构以及非对称性，是难以从根本上消除的
如上图所示的电路中，LM324设定失调电压为2mV,经过101倍放大，为200mV左右
分析失调电压的增益：
同相比例放大器
反向比例放大器
可以看到噪声增益都是一样的（都是从正端输入的-同相比例放大器）
输入偏置电流 IB：Input Bias Current
实际运放的两个输入端，在正常工作时，始终存在不为 0的静态流进电流
对 BJT 组成输入级的运放，这个电流就是差动输入级晶体管的基极电流 IBQ，没有它，差动输入级晶体管就没有合适的静态工作点，因此对 BJT 组成输入级的运放，此值是不小的。
对于场效应管组成输入级的运放，这个电流是输入级晶体管的门极静态漏电流，因此此值很小。
偏置电流主要受到温度、共模电压的影响。多数情况下，温度越高，偏置电流越大。共模电压是指实际工作时，两个输入端的共模电压，它对偏置电流的影响，随不同运放而不同，可以通过查阅数据手册获得。
输入失调电流 IOS：Input Offset Current
输入失调电流，是两个输入端静态电流的差值，一般没有正负区别
多数情况下，输入偏置电流与输入失调电流近似相等，或者维持在一个数量级。
决定输出失调电压大小的有三个因素:
独立的输入失调电压，
以及相互有关联的偏置电流和失调电流，而后面两个因素，又与外部电阻相关
降低上述三种情况的影响：
等效输入失调电压
对一个运放组成的放大电路，输出失调电压是由多种因素造成的，将输出失调电压除以电路总增益，即为等效输入失调电压。
输入电压范围：Input Voltage Range
保证运算放大器正常工作的最大输入电压范围，也称为共模输入电压范围。
优劣评定：一般运放的输入电压范围比电源电压范围窄 1V 到几 V，比如±15V 供电，输入电压范围在-12V~13V。较好的运放输入电压范围和电源电压范围相同，甚至超出范围0.1V。比如±15V 供电，输入范围在-15.1V 到 15.0V。当运放最大输入电压范围与电源范围比较接近时，比如相差 0.1V 甚至相等、超过，都可以叫“输入轨至轨”，表示为 Rail-to-rail input，或 RRI
理解：运放的两个输入端，任何一个的输入电压超过此范围，都将引起运放的失效。注意，超出此范围并不代表运放会被烧毁，但绝对参数中出现的此值是坚决不能超过的。
输出电压范围：VOH/VOL 或者 Swing from rail
定义：在给定电源电压和负载情况下，输出能够达到的最大电压范围。或者给出正向最大电压 VOH 以及负向最小电压 VOL——相对于给定的电源电压和负载；或者给出与电源轨(rail)的差距。
优劣范围：一般运放的输出电压范围要比电源电压范围略窄 1V 到几 V。较好的运放输出电压范围可以与电源电压范围非常接近，比如几十 mV 的差异，这被称为“输出至轨电压”。这在低电压供电场合非常有用。当厂家觉得这个运放的输出范围已经接近于电源电压范围时，就自称“输出轨至轨”，表示为 Rail-to-rail output，或 RRO
理解：在没有额外的储能元件情况下，运放的输出电压不可能超过电源电压范围，随着负载的加重，输出最大值与电源电压的差异会越大。
共模抑制比：Common-mode rejection ratio，CMRR
定义：运放的差模电压增益与共模电压增益的比值，可以用倍数表示，也可用 dB 表示。
优劣范围：一般运放都有 60dB 以上的 CMRR，高级的可达 140dB 以上。
共模抑制比，对减法器影响巨大
开环电压增益：Open-loop gain，AVO或者教科书常用的 Auo
定义：运放本身具备的输出电压与两个输入端差压的比值，一般用 dB 表示。理论上，它与输入信号频率相关，是一个随频率上升而下降的曲线。但在数据手册中，它一般用频率为 0Hz 处的值来表示。
优劣范围：一般在 60dB~160dB 之间。越大的，说明其放大能力越强。
理解：开环电压增益是指放大器在闭环工作时，实际输出除以运放正负输入端之间的压差，类似于运放开环工作——其实运放是不能开环工作的
压摆率：Slew rate，SR
定义：闭环放大器输出电压变化的最快速率。用 V/μs 表示。
优劣范围：从 2mV/μs 到 9000V/μs 不等。
理解：此值显示运放正常工作时，输出端所能提供的最大变化速率，当输出信号欲实现比这个速率还快的变化时，运放就不能提供了，导致输出波形变形——原本是正弦波就变成了三角波
单位增益带宽：Unity Gain-bandwidth，UGBW
定义：运放开环增益-频率图中，开环增益下降到 1 时的频率。
优劣范围：从 10kHz 到 1GHz，差别很大。一般来讲，超过 50MHz 属于宽带放大器。
理解：当输入信号频率高于此值时，运放的开环增益会小于 1，即此时放大器不再具备放大能力。这是衡量运放带宽的一个主要参数。
增益带宽积：Gain Bandwidth Product，GBP 或者 GBW
定义：运放开环增益-频率图中，指定频率处，开环增益与该指定频率的乘积。
理解：如果运放开环增益始终满足-20dB/10 倍频的规律，也就是频率提高 10 倍，开环增益变为原先的 0.1 倍，那么它们的乘积将是一个常数，也就等于前述的“单位增益带宽”，或者“1Hz 处的增益”。
-3dB 带宽
定义：运放闭环使用时，某个指定闭环增益（一般为 1 或者 2、10 等）下，增益变为低频增益的 0.707 倍时的频率。分为小信号（输出 200mV 以下）大信号（输出 2V）两种。
理解：它直接指出了使用该运放可以做到的闭环放大电路的-3dB 带宽。因为前述的两个参数，单位增益带宽和增益带宽积，其实都是对运放开环增益性能的一种描述，来自开环增益/频率图。而这个参数是对运放接成某种增益的放大电路实施实测得到的。
满功率带宽：Full Power Bandwidth
定义：将运放接成指定增益闭环电路（一般为 1 倍），连接指定负载，输入端加载正弦波，输出为指标规定的最大输出幅度，此状态下，不断增大输入信号频率，直到输出出现因压摆率限制产生的失真（变形）为止，此频率即为满功率带宽。
理解：比-3dB 带宽更为苛刻的一个限制频率。它指出在此频率之内，不但输出幅度不会降低，且能实现满幅度的大信号带载输出。
至稳时间：Settling Time
定义：运放接成指定增益（一般为 1），从输入阶跃信号开始，到输出完全进入指定误差范围所需要的时间。所谓的指定误差范围，一般有 1%，0.1%几种。
优劣范围：几个 ns 到几个 ms。
理解：至稳时间由三部分组成，第一是运放的延迟，第二是压摆率带来的爬坡时间，第三是稳定时间。很显然，这个参数与 SR 密切相关，一般来说，SR 越大的，至稳时间更小
相位裕度 Phase margin，𝝋𝒎和增益裕度
相位裕度定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环增益下降到 1 时，开环相移值减去-180°得到的数值。
增益裕度定义：在运放开环增益和开环相移图中，当运放的开环相移下降到-180°时，增益 dB 值取负，或者是增益值的倒数。
理解：相位裕度和增益裕度越大，说明放大器越容易稳定
电源电压抑制比
理论上，当电源电压发生改变时，运放构成的放大电路输出不应该变化。但是实际却会变化——放大电路的噪声增益 GN 越大，由此带来的输出的变化量也越大。
电源电压抑制比，其含义是运放对电源上纹波或者噪声的抵抗能力。首先，正负电源具有不一定相同的 PSRR，其次，随着电源电压变化频率的提升，运放对这个变化的抵抗能力会下降。一般情况下，电源变化频率接近其带宽时，运放会失去对电源变化的抵抗——即单位增益情况下电源变化多少，输出就变化多少。
频率越高，运放对电源纹波或者噪声的抵抗能力越弱。旁路电容的作用就是滤除电源上的噪声或者波动，特别在高频处，更需要滤除。
热阻
热阻标准定义：是导热体阻止热量散失程度的描述，以 1W 发热源在导热路径两端形成的温度差表示，单位为℃/W。有以下常用的两种：
θJA，是指芯片热源结(Junction)与芯片周围环境(Ambient)（一般为空气）的热阻。
θJC，是指芯片热源结(Junction)与芯片管壳(Case)的热阻。
理解：对芯片来说，导热路径的两端分别为自身发热体与环境空气。热阻 θJA 越大，说明散热越困难，其温差也就越大
