真正运算放大器的哪些参数决定了它可以放大的最低电压？

这完全是关于信号（期望的）与噪声（不期望的）比（SNR）。LM358 的等效输入电压噪声为 55 nV/sqrt(Hz)。现在这可能听起来令人困惑，但事实并非如此。假设您的带宽为 10kHz - 总噪声将为 55 nV x sqrt(10,000) = 5.5 uV RMS。$^1$

如果您的信号电平为 500 uV，那么您的 SNR 为 20 log (500/5.5) = 39 dB。

这可以接受吗？我不知道，但电话交谈会很好。

这是否意味着无法放大 2mV 量级的信号？

不，2mV 数字告诉您，在增益为 100 的情况下，您将看到 0.2V 的输出偏移电压（误差）——这在交流放大器中通常不应该是问题。

$^1$设计人员有责任合并滤波器以充分去除 10 kHz 以上的噪声 - 例如，一阶滤波器（增益设置反馈电阻两端的简单电容器）通常就足够了，但对于这种类型的滤波器，“噪声带宽" 将比 CR 组件确定的值大一点（更大）。换句话说，10kHz 滤波器的噪声带宽为 15.7 kHz，这会将噪声从 5.5 uV RMS 提高到 6.9 uV RMS。$\pi/2$

不，LM358 不适用于您所描述的应用。但不是由于输入失调电压。

输入偏移电压是必须在输入端子上施加的电压，以使输出强制为 0V（或任何输出被称为以及您选择的接地）。不过，这可能不是最有用的描述，所以我喜欢实际查看电路中的输入失调电压。

输入失调电压可以被认为是与一个（但不是两个）输入串联的电压。哪一个都没有关系，偏移电压可以是任一极性，并且落在数据表中指定范围内的任何位置。它是直流误差的来源，因为无论您放大什么，都将是您感兴趣的电压±与其中一个输入串联的偏移电压。因此，即使您正在放大 500µV，并且您的失调最差情况约为 2mV，并且您想要 100 的增益，那么 0V 输入将导致输出为 0.2V。输入上的 500µV 将导致输出上的 0.25V。这肯定会放大信号，但只是叠加了那个错误。

因此，输入偏移电压就是一个始终存在的直流电压偏移，并将与输入端的任何其他电压一起被放大。如果您关心测量特定的 DV 电压电平并需要将其放大，那么偏移确实是一个非常现实的问题。但是，在放大交流信号时，这并不是什么大问题。它将降低您的动态范围和最大增益，因为 2mV 的直流电压在输出上将是 2V，增益为 1000，因此您的输出可以摆动的范围要小 2V，因此可能会发生削波。

坏消息是，即使在同一晶圆上制造的器件之间，这种偏移电压也会相当随机。一个可能是 2mV，另一个是 1mV，谁知道呢。更糟糕的是，偏移会随着时间和温度而漂移。

好消息是这会导致直流误差。您正在放大交流信号。它将是交流耦合的。请记住，直流偏移就是这样 - 将叠加交流信号的直流电压。用电容器阻挡直流分量将为您留下交流信号。

因此，只要考虑到这一点，LM358 就可以完美地工作。只是，不会。它太慢了。对不起。它的增益带宽积为 0.7MHz。这意味着它的增益在该频率下降至 1。由于您的增益为 100，因此它只能放大 7000Hz (700,000Hz / 100) 或更低的信号。高于该值的信号的增益将大大低于 100 倍，这意味着您将在输出上产生明显的频率相关失真。

现在，如果您可以满足于稍低的增益，例如 80 而不是 100，那么您可以在所需的频率范围内保持完全放大。在这种情况下，LM358 可以正常工作。嗯，“很好”。它有很多交叉失真，但我怀疑当您的输入是驻极体麦克风时，这会显着降低音频保真度。也就是说，LM358 是一个相当蹩脚的音频放大器，但如果你的音频更蹩脚，它肯定会来自窄范围的电子麦克风。

将增益降低到 80，不要指望 CD 质量的音频或任何东西，然后 LM358 应该可以正常工作。

除了增益带宽积（这可能是放大交流信号最重要的参数，因为如果它太低，那么您根本无法使用该运算放大器，需要找到一个更快的运算放大器。但只要您不问如果要超过这个，它就不再特别重要了。这是一个全有或全无的参数），诸如 CMRR 之类的东西（这是运算放大器拒绝两个输入共有的信号的能力 - 换句话说，ISN 的所有废话） T 信号）、输入电压噪声和负载的电压增益可能非常重要。

输入电压噪声会像信号和偏移一样被增益放大，因此如果输入噪声为 50µV，这更像是您想象的偏移电压的硬限制。任何小于等于 50µV 的信号都会被噪声淹没，并且会出现 50µV 的随机变化，并且低于输入电压的任何地方都会不断地叠加在输入电压上，因此请记住这一点。我喜欢将噪声、偏移和所有这些东西想象成与输入串联的电压源，事实上，它们可以这样建模。但我发现它也可以从直观的理解位置帮助我。

电压增益，通常以看似愚蠢的单位（如 V/mV）来衡量，是在输出负载一定量的情况下可以预期的增益。如果您开始要求它们驱动过低的阻抗负载，许多运算放大器将开始失去大量放大，因此只需检查一下即可确定。

无论如何，幸运的是，运算放大器更易于使用，如果您在交流放大器应用中使用运算放大器，那么关键参数也较少。只要它不太慢，不太嘈杂，并且输入可以驱动输入阻抗并且运算放大器的输出可以驱动加载输出的任何阻抗，您通常不会遇到任何意外。如果您将它们用于 DC 的东西，事情会变得更加糟糕。

将信号从 0.5mV 转换为 50mV 需要 100 的增益。运算放大器上 2mV 的输入偏移将使放大器的输出偏移该量乘以增益，因此在这种情况下可能会为信号贡献高达 200mV 的 DC 偏移. 这个偏移可能是 -200mV 或 +200mV，具体取决于输入偏移的极性和反相或非反相的增益配置。

如果您可以将信号交流耦合到下一级，那么只要放大后的信号保持在放大器输出范围的中间，这个偏移量就不会受到太大关注。

如果您需要直流耦合信号，那么您可以选择具有较小最大偏移电压的更好等级的放大器，或者您可以使用微调器设置偏移归零调整以消除放大器偏移。

从您的问题来看，您显然获得了 100 的收益。

这$V_{OS}$项也将乘以该增益，因此放大器输出将具有 +/- 200mV 的 DC 偏移（通常在 25C 时），但它可能高达 +/- 700mV。请注意，输出直流偏移可以是正的也可以是负的。

如果此偏移无关紧要，因为 50mV 交流信号在此偏移上不会接近电源轨2V，那么如果你只关心输出中的交流信号，你应该没问题。

请注意，由于通常使用的最大反馈电阻约为 100k，因此输入电阻为 1k，这是您的输入信号会看到的负载；你需要确保你的输入信号可以驱动这个负载。