解讀LM321集成運放的數據規格書（2）

（3）非理想特性參數

關于非理想特性的各個參數是體現運放性能的關鍵，在這份數據規格書中，給出了這個運放器件兩種不同電壓的供電條件下的測試數據表格，其中第三頁的表4是在V CC -V EE =5V的供電條件下測得的，第四頁的表5是在V CC -V EE =32V的供電條件下測得的。

我們以表4為例，由于原表格較長，我們把它拆分成三個部分來看：

• 輸入特性參數：

與輸入相關的非理想特性參數都在INPUT CHARACTERISTICS這個表中，其中的大多數我們在前面的小節已詳細討論過，這里粗略地過一遍：

圖9-04.04

? VOS ：輸入失調電壓，前面我們已詳細討論過了，這里典型值為0.3mV；

? ΔV OS /ΔT ：輸入失調電壓的溫漂，典型值為7uV/℃；

? IIB ：輸入偏置電流，典型值為-10nA，負號表明這個偏置電流反而是從運放的輸入端向外流出的；

? IOS ：輸入失調電流，典型值為1nA，可見兩個輸入端的不平衡電流非常??；

? CMRR ：共模抑制比，典型值為85dB，換算成比值約為：10 ^85/20^ =17783倍；

? RIN ：開環輸入阻抗，開環差模輸入阻抗典型值為85GΩ，開環共模輸入阻抗典型值為300GΩ，可見非常大。在閉環電路中，輸入阻抗更大。

? CIN ：輸入電容，差模輸入電容典型值為0.6pF，共模輸入電容典型值為1.6pF，這是一個很小的值，與導線的寄生雜散電容相似。關于輸入電容對放大電路性能的影響，我們放到頻率響應章再細講。

• 輸出特性參數：

與輸出相關的非理想特性參數都在OUTPUT CHARACTERISTICS這個表中，大多數理解起來也不難，我們這里同樣也粗略地過一遍：

圖9-04.05

? AVOL ：開環增益，典型值為100dB，換算成比值就是10 ^5^ =100000倍；

? ZOUT_OL ：開環輸出阻抗，典型值為1200Ω，不算太大；

? VOH ：最高輸出電壓，典型值為V CC -1.4V，也就是說，若VCC接+5V電源，則運放的輸出端最多只能輸出3.6V電壓；

? VOL ：最低出電壓，典型值為VEE+0.8V，含義與上面VOH類似；

? Io ：輸出端電流能力，這里分為“吸收電流（Sinking Current）能力”和“提供電流（Sourcing Current）能力”兩欄分別給出數據，根據表中數據，其輸出端最大能吸收的電流為20mA，最大能向外提供的電流為40mA；

? CL ：負載電容，為運放輸出端與地之間的電容，典型值為1500pF。

• 其他參數：

剩下的參數我們就放在一起講了，其中大多數與頻率特性有關，我們要到頻率響應章節才能詳細展開解釋它們的含義，這里僅僅粗略羅列一下：

圖9-04.06

? eN ：電壓噪聲密度。關于噪聲是個很龐大的話題，可能要到中級模擬電路里才能把噪聲的問題講清楚，這里我們僅簡單解釋一下如何使用這個參數。這個噪聲是運放內部產生的噪聲，并且會被電路的增益放大，進而影響到輸出。表中已給出在1kHz范圍內，其典型值是40nV/√Hz，當輸入電壓為0V時，在開環情況下，在輸出端將會產生的噪聲為：

如果是閉環情況，由于閉環增益比開環增益要小很多，因此根據上式算出的輸出端噪聲也會小很多。

? THD+N, GBWP, A~M,~α M ,SR ：這些參數都和頻率響應相關，都要到頻率響應章節才能詳細展開講。

? PSRR ：電源抑制比，其含義為電源電壓的改變量與由此引起的輸入失調電壓改變量之比的絕對值。

? IQ ：靜態電流，即運放不接負載時本身消耗的靜態偏置電流，這里典型值為1.2mA。

3. 特性曲線

特性曲線中幾乎有一半和頻率響應相關，這里我們僅解釋一些與頻率無關的曲線，其他的放到頻率響應章節中再講。

• 翻轉時間曲線：

圖9-04.07

左圖是輸入電壓為大電壓（-2V2V）時的輸出特性翻轉曲線，右圖是輸入電壓為小電壓（-0.05V0.05V）時的輸出特性翻轉曲線，在對比中可看到，小電壓翻轉時，輸出的響應時間要快得多。

• 靜態消耗電流-溫度 曲線：

圖9-04.08

圖中用3種不同顏色顯示了在不同的供電電壓下，器件的靜態消耗電流隨溫度變化的曲線。從圖中可見，器件的靜態消耗電流隨溫度升高而增加。

• 輸入失調電壓-共模輸入電壓 曲線：

圖9-04.09

上面3個圖中，分別給出了在不同的供電電壓（3V、5V、32V）條件下，“輸入共模電壓”對“輸入偏置電壓的影響”。

• 輸入偏置電流-溫度 曲線：

圖9-04.10

從圖中可以看到，溫度對“輸入偏置電流”和“輸入失調電流”的影響不大。

• 最高最低輸出電壓-輸出電流 曲線：

圖9-04.11

上面6圖分別給出了在不同的供電電壓（3V、5V、32V）條件下，輸出電流的大小對運放能輸出的最高、最低電壓的影響。左側3圖橫坐標為輸出端給出電流，影響運放的最高輸出電壓（縱坐標為VCC與最高輸出電壓VOH的差值）；右側3圖橫坐標為輸出端吸收電流，影響運放的最低輸出電壓（縱坐標為最低輸出電壓VOL與VEE的差值）。

在圖中可見，輸出端給出或吸收的電流越大，它能輸出的極限輸出電壓絕對值越小。