THS4271集成電路實驗特性及其應用

摘要：以TI公司生產的集成運放THS4271為基礎搭建實驗測試電路，在定義的條件下實驗，分別測量了運放的輸入失調電壓UIO，輸入失調電流IIO，共模抑制比CMRR，開環(huán)差模放大倍數AUd等主要參數。同時對測量的數據對應的相應的參數進行了簡單分析。基于THS4271的單位增益穩(wěn)定，低失真，高壓擺率等特性，舉出幾個應用實例，來說明其在某些工程領域有一定的應用價值，供今后的使用者參考。
關鍵詞：THS4271；集成運放；實驗；應用

雖然經過多年的發(fā)展，在現代集成電路與系統(tǒng)芯片(Systemon Chip，SoC)中，集成電路運算放大器的應用依然非常廣泛，并往往由應用需要對其性能提出苛刻的要求。因此圍繞高性能集成電路運算放大器的研究經久不衰。文中結合實際項目的需要，對THS4271集成運放的主要參數進行了測試，并對結果和其應用進行了討論，利于今后實驗的開展，同時為器件的使用者提供參考。

1 芯片介紹
THS4271是TI公司生產的低噪聲，高壓擺率，單位增益穩(wěn)定電壓反饋放大器，其設計正常工作電壓范圍是5～15 V。兼有低噪聲，高壓擺率，寬帶寬，低失真以及單位增益穩(wěn)定的特性，使得THS4271具有高性能的表現。此放大器的使用者可以在一個較寬的頻帶上獲得實驗所需的較高的動態(tài)范圍，而不必為放大器在失償期間的穩(wěn)定性擔憂。該系列的放大器的封裝形式有SOIC，帶有PowerPAD的MSOP，以及帶PowerPAD無引線的MSOP。THS4271典型特征參數如表1所示。

THS4271原件形狀，引腳分布及各引腳功能如圖1所示。(其中NC代表懸空)

2 實驗原理
2．1 輸入失調電壓
理想運算放大器(簡稱運放)的輸入信號為零時，其輸出直流信號也應該為零。但實際上如果沒有外界的調零措施，由于運放內部參數不完全對稱，輸出電壓往往不為零。這種輸入為零時輸出不為零的現象稱為集成運放的失調。
在室溫和標準電源電壓下，為了使輸出端的直流電壓為零，必須先在輸入端加一個直流電壓作為補償電壓，以抵消偏離零點的輸出電壓，而這個加在輸入端的電壓即被稱為輸入失調電壓UIO。顯然，UIO數值越小，說明運放的參數對稱性越好。
2．2 輸入失調電流
運放的偏置電流是指運放輸入級差分對管的基極電流IB1和IB2，由于晶體管參數的分散性，IB1≠IB2。當輸入信號為零時，運放的兩個輸入端的基極偏置電流之差稱為輸入失調電流，IIO，即IIO=|IB1-IB2|。顯然，IIO的存在將使輸出端零點偏移，信號源阻抗越高，失調電流影響越嚴重。
2．3 共模抑制比
共模抑制比是用來表征運放對共模信號抑制能力大小的參數。定義為運放的差模電壓放大倍數Ad與共模電壓放大倍數Ac之比：CMRR=Ad ／Ac；用分貝表示：CMRR=20lg(Ad／Ac)dB。共模抑制比在應用中是一個很重要的參數，理想運放對輸入的共模信號輸出為零，但在實際的集成運放中，其輸出不可能沒有共模信號的成分，輸出端共模信號越小，說明電路對稱性越好，運放對共模干擾信號的抑制能力越強，即CMRR越大。
2．4 開環(huán)差模放大倍數
集成運放在沒有外部反饋時的直流差模放大倍數稱為開環(huán)差模電壓放大倍數，用Aud表示。定義為開環(huán)輸出電壓幅值UO與兩個差分輸入端之間所加信號電壓幅值Uid之比：AUd=UO／Uid。