現代專用運算放大器　

摘要：由于各種場景的應用要求不同，運算放大器不斷演變，如今已經有多種專用類別。過去許多外置元件的運算放大器應用，現在完全集成在一個芯片上或共同封裝在一起。設計人員不再需要考慮各個器件的變化，因為現代制造支持大量可預測的性能。

　　任何制造商的運算放大器的典型清單都包含幾十個，甚至數百個元件。對電子設計人員的要求不斷演變，現有這么多運算放大器顯示了它們可以如此多種多樣。優先任何給定的規格總會導致其它規格的折中。例如，高速運算放大器通常會比低帶寬的消耗更大的功率。每種應用有它自身的要求，這種微小的平衡是解釋“完美”的運算放大器存在的原因。運算放大器在過去70多年已經存在，這些要求已導致產生這么多元件。但是，如果您交叉參照一些制造商，通常會顯示4種常見的、廣泛類別的運算放大器——通用運算放大器、高速運算放大器、精密運算放大器和低功耗運算放大器。檢視這些類別可讓我們知道當今設計人員正在尋求什么樣的運算放大器。

　　所有運算放大器的目標是在這些領域實現好的性能——大開環增益、共模抑制和電源抑制。每種應用還將有它自身的一套電源電壓和輸入及輸出動態范圍要求。性能在關鍵領域的增強產生了高度專業化的運算放大器類別。一般而言，高速運算放大器將專注于寬帶寬(≥50 MHz)，而精密和低功耗運算放大器將分別專注于低偏移(≤1 mV)和低靜態電流(< 1 mA)。通用運算放大器將不專注于這些領域中的任何一個。這些規格不相斥;一款運算放大器可屬于多種類別。這些專用器件被創建，因為工程師需要將其用于他們的設計。

不同類別運算放大器的應用

　　高速運算放大器有寬的帶寬和快速的轉換率。這些通常用來驅動高速模擬-數字轉換器。這些器件如名稱所示，用于要求很快速地采樣模擬信號的應用。現代通信系統和視頻都使用高速元件。用于制造這些器件的一些技術導致組成運算放大器的器件中電源電流增加或尺寸增加。高速運算放大器往往會產生更多的靜態電流，可驅動更多的輸出電流以保持快速轉換率。

　　精密運算放大器包括那些有低偏置電壓和低偏置溫漂的器件。這些器件采用自動調零技術，其中一個單獨的放大器用于抵消主放大器固有的偏置。結果是大大減小偏置，從幾毫伏到幾十微伏或更小。許多反饋控制和功率監測系統得益于由偏置電壓減小誤差。這好處的代價是增加自動調零電路所用的功率。許多最低偏置的放大器也使低帶寬偏向直流應用。

　　低功耗運算放大器由為電子產品增加能效的要求而產生。這些運算放大器的設計始于低功耗的考慮。這也支持更小的封裝用于空間受限的設計。制造商技術的改進已產生許多不需要犧牲太多性能的低功耗運算放大器。然而，隨著功耗要求降低，權衡變得與高速運算放大器相悖：更低靜態電流減小轉換速率和輸出驅動電流。

現代運算放大器的趨勢

　　現代運算放大器的另一趨勢是這些器件中的許多都不是嚴格意義上的運算放大器。過去許多外置元件的運算放大器應用，現在完全集成在一個芯片上或共同封裝在一起。設計人員不再需要考慮各個器件的變化，因為現代制造支持大量可預測的性能。當今大多運算放大器是內部補償的，也就是定義了頻率響應和增益帶寬。電流檢測、儀表和差分放大器是在運算放大器范圍內的一些應用電路，因為我們今天知道它們。它們也往往歸為所提及的類別之一。例如，電流檢測和儀表放大器通常是精密產品。

　　運算放大器理所當然地作為模擬電子產品中的關鍵構建模塊。它們仍然擔此作用，但技術創新已使運算放大器能擴展超越一個大宗商品器件所具有的性能。安森美半導體的專利器件包括精密NCS325/NCS333、低功耗NCS20062/82/92、高轉換率NCS2003/NCS20072和即將推出的電流檢測NCS210和NCS401。設計人員正不斷地尋求整合更多功能，制造商期待通過更佳的技術和設計解決這些問題。從而產生獨特的、高度專業化的產品，僅表面上類似于傳統的運算放大器。

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第8期第18頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。