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模拟设计最要关注运算放大器的什么参数?
来源:本站整理  作者:佚名  2010-02-11 00:35:56



    大约20年前,我曾目睹一场激烈争论。这场争论发生在美国模拟器件公司(ADI)与Precision MonolithICs公司(PMI)之间——PMI公司后来被ADI收购,主要是围绕OP07精密运算放大器的线性度(linearity)产生的。

    争论的起因是ADI推出了与PMI相同型号的ADI版本器件,并宣称改进了PMI器件的一个缺陷--OP07在高增益设置下线性度有所下降,ADI对此进行了改进并获得了更好的线性。当PMI质疑道:“这又怎么样呢?”ADI的反应有些过度,于是争论不可避免地发生了。而实际情况却是,精密运放通常用于低电平传感器输入缓冲级,它们很少应用于高增益设置的情况。


    有时我们很容易被运放参数引人歧途,如OP07,其实有用的参数是其低输入偏置电压(Vos, 30μV),而不是它的增益带宽(其带宽仅为600kHz,转换速率仅为300mV/s)。该运放不适用于驱动麦克风或视频显示屏,而只适用于对低电平、变化缓慢的传感器信号进行些许放大--例如工业控制中的热电偶信号。但是仍令我们模拟电路设计者奇怪的是,为何总是有人抓住运放的一个参数不放,并试图将其应用到它本不适用的地方。

    在当工程师时,我曾有这样一段经历:因为喜欢一家公司的运算放大器而加盟了这家公司。当时Signetics和飞利浦公司的NE5534是一个8引脚双极型运放,具有高增益带宽(10MHz),高转换速率(13V/μs)和极低的电压噪声(噪声电压均方根值为3.5nv,参考频带1kHz)。20世纪80年代初期,索尼(Sony)和飞利浦公司为了使用音频小型光盘这种新的数字音频播放格式而进行了改进。

    大约与此同时,音频爱好者及音频发烧友出版物开始赞扬采用NE5534作为音频前置放大器的理想效果,甚至著名的运放权威--美国模拟器件公司的的Walt Jung(集成运放手册“The IC Op Amp Cookbook”的作者),也出版了一些应用NE5534的RIAA耳机均衡器电路,我想要是能使用这种放大器来再现马勒(Mahler)的第二交响曲该是多么美妙。

    音频系统的设计者们沉醉于NE5534的噪声和增益带宽特性,更有甚者开始了更佳噪声和增益带宽特性的新产品的研发,也不管它们究竟是否适用于音频系统。

    其中包括Linear Technology公司的LTC1028,具有50MHz的增益带宽和1.1nV的噪声电压均方根值,这些其实都是该产品的“第二特性”,其主要特性是输入偏置电压(40μV)和温漂(0.8μV/℃)。也就是说LTC1028是OP07 (可以捕获交流信号)的替代者,而不是NE5534的精密版。

    实际上应用这些双极型器件需要找到参数上的一些平衡,现代半导体技术已经将这些平衡合理化,针对于不同的应用可以选取不同的运放(在这里没有提及CMOS器件以及其它类型的器件,也许未来的栏目中会提及)。对于同一个器件不可能同时具有宽带宽、高增益、高转换速率、精确的失调量、单电源供电及微安级功耗,试想一下,的确不可能。

    需要更深入了解器件的参数资料可登陆美国国家半导体(National SEMIconductor)公司的WeBench网站,或参加嵌入式系统研讨会德州仪器总裁Ron Mancini的运放研讨小组。
对于如何配置运放的参数,侧重点应在于能够为应用服务的参数,同时可以忽略其它参数,第二特性参数通常不需要权衡,因为它会令你迷失方向。

    当然,这里我无意阻止人们去获得更好的运放参数。

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