運算放大器在電子設計中有著廣泛而重要的應用，但其基本的功能有兩個：信號調理和驅動（非功率驅動，此處為信號級驅動）。這對汽車電子設備中的運放來說，也同樣適用。本文著重從以下幾點來談：（1）理想放大器的基本特征；（2）實際選型的步驟——由此來理解運放選型過程中需要注意的典型問題，以及在應用下需要注意的一些參數(shù)，以滿足系統(tǒng)和功能的一些運用。

（1）理想放大器的基本特征

理想的運放的特性指標：

■ 無窮大的開環(huán)增益

■ 無窮大的帶寬

■ 無窮大的輸入阻抗（導致了零輸入電流）

■ 無窮大的壓擺率

■ 零輸出偏置電壓

■ 零輸出阻抗

■ 零噪聲

■ 零成本

（2）實際選型的步驟

在現(xiàn)實的設計和使用中，我們找不到所謂的“理想”運放。但我們可以依據(jù)實際電路設計的需要，通過合理的一步步篩選得到我們所需要的運放。以下就給出了一些基礎的步驟：

2.1）電路的用途

2.2）通道數(shù)

2.3）關心的參數(shù)

2.4）價格

2.5）尺寸

2.6）互換性

2.1）電路的用途

確定電路的用途如同一個分水嶺，可以把你從數(shù)以萬計的運放的選型中解脫出來。需要感謝半導體公司，他們已經(jīng)幫助我們進行了初步的歸類和篩選，讓電路設計者有了初步的方向。

但也需要小心半導體公司的一些推薦手冊，因為有些時候為了推廣自己的產(chǎn)品，也會推薦一些超過你設計需求的器件。在確定了用途之后，就可以進行第二步的選擇了。

2.2）通道數(shù)

通道的數(shù)目決定了在一顆運放中集成了幾個同樣的運放單元。一般的半導體公司會在同一個出品封裝中包含一、二或四個器件以滿足不同設計以及場合的應用需求。這些集成在一個芯片內部的運放單元，具有相同電學參數(shù)。一般可以考慮互換使用，需要注意的是，在需要考慮串擾以及通道分離度的場合，用二個同類運放來實現(xiàn)，可以獲得更好的設計效果。

2.3）關心的參數(shù)

關心的參數(shù)分為二大類：用作信號調理需考慮的主要參數(shù)，以及用作驅動考慮的主要參數(shù)。

2.3.1 用作信號調理需考慮的主要參數(shù)

運放在信號鏈中用作信號調理的主要作用見表1：

信號調理：

? 放大/衰減

? 濾波

? 隔離/從輸入端作為緩沖器隔離

? 隔離/從信號端作為緩沖器隔離

? 轉換（例如V/I轉換）

? 阻抗匹配

表1：運放在信號鏈中作為信號調理的主要作用

由此可以看出在實際的選型中需要關注表2中所列出的內容。

■ 信號類型

o 單端信號

o 差分信號

■ 性能參數(shù)

o 輸入失調電壓（Vos）：uV范圍可以接受

o 輸入失調電流（Ib）：《20pA可以接受

o 共模抑制比（CMRR）：》90dB可以接受

o 電源抑制比（PSRR）： 》90dB可以接受

o 增益帶寬積（GBW）： 大于450MHz

o 總諧波失真（THD）

■ 供電電壓（Vs）：+1.8V~+36V

■ 靜態(tài)電流（Iq）：uA范圍可以接受

表2：用作信號調理需考慮的主要參數(shù)

表2中信號類型決定著我們是選用單端信號還是全差分信號的運放，這也是一個重要的選擇依據(jù)。確定了這點，就可以把表2中的性能參數(shù)這一列的指標拿出來作為技術評審的依據(jù)了。注意這不是萬能不變的法則。表2只是給出了一個大致選擇的框架和方向，實際的選型還是需要依據(jù)具體的設計來確定，在這里就不一一展開闡述。

2.3.2 用作驅動考慮的主要參數(shù)

驅動放大器的一些初步選型原則：

■ 精密放大器，輸入失調電壓Vos《500uV

■ 低電壓放大器，Vs《2.7V

■ 低功耗放大器，IQ《1mA

■ 寬電壓放大器，電壓范圍越寬越好

■ 一般用途放大器

表3：用作驅動需要考慮的主要參數(shù)

表3中所說驅動放大器是指信號級的放大器，不包括功率級的放大器。由于放大器的種類很多，只能列舉一些常規(guī)放大器的選型原則作為參考。

2.4）價格

在完成了參數(shù)選取后，價格就是一個重要因素用來進行權衡了。一般來說，同樣的器件不同的公司都有生產(chǎn)，但是參數(shù)卻不完全相同，國際知名制造商的參數(shù)一般高于非知名品牌。

當然價格也會高于非知名品牌（因為質量有保證）。這就要看項目的具體需求來權衡是選用知名品牌器件還是非知名品牌了。

2.5）尺寸

在PCB面積寸土寸金的時代，越小的尺寸意味著越小的PCB的面積占用（當然前提是滿足功耗和散熱的需求）。基于這個原因，越來越多器件的尺寸在往小型化和迷你封裝的方向上發(fā)展，一個是為了降低芯片的成本（因為芯片的相當一部分成本來自于封裝成本），另外一個原因是為了提高同其他同類產(chǎn)品的市場競爭力。

2.6）互換性

為了保證日后批量生產(chǎn)的供貨穩(wěn)定性，設計中也需要考慮互換性，甚至在做設計驗證（DV）時，要把可以互換性的IC也做一次設計驗證，以確保能滿足產(chǎn)品的設計要求。當然這會增加一些開發(fā)成本，然而如果產(chǎn)品的重要性比這些增加的成本更加重要，互換性就需要重點考慮了。

圖1：放大器的選型步驟

圖1對放大器的選型步驟做了初步的總結。但是按照設計的步驟在完整的設計中選用合適的運放，還是需要花時間去閱讀數(shù)據(jù)手冊來做最后確定。

作者簡介：

高楊

近20年在汽車電子TOP10公司經(jīng)驗，特別是在車載控制器領域（多媒體、車身、駕駛輔助及VCU）。曾任職博世汽車專家級工程師，超過10年在汽車零部件（博世和大陸汽車），5+年汽車半導體（德州儀器和英飛凌），歷任多種資深（系統(tǒng)、設計、產(chǎn)品）工程師職務。豐富的平臺開發(fā)（從0到1）及產(chǎn)品開發(fā)的工程經(jīng)驗和技術積累。 Ford SYNC第一代的核心硬件工程師，定義和開發(fā)了德州儀器（TI）第一款智能高邊驅動器（TPS1H100-Q1），填補了公司在汽車電子市場的技術路線和市場空白。 整理和標準化了與設計開發(fā)的技術文件，可以直接用于指導設計及融入公司的文件體系中，滿足體系審查要求和提高公司的設計流程和管理水平。硬件設計流程管理的模板（45+篇），硬件設計評審和檢查清單模板（50+篇）。 企業(yè)內訓師認證（TTT） ，超過2500頁汽車電子設計培訓內容PPT，滿足從入門、中級及高級汽車電子設計的培訓要求，目前在4家企業(yè)內部實施過培訓，收到了很好的反饋。 目前獲得13件汽車電子專利（截止2019年12月）?！禘DN電子技術設計》汽車電子專欄作者

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