如何突破运算放大器精度限制?
品慧电子讯在精密测量过程中,系统工程师们面临的第一个挑战便是如何选择具备最佳性能的运算放大器以及安装在其周围的其他组件。这项工作很重要。在一些有空间限制的应用中,工程师们常常会寻求体积最小的封装,但是这种小型封装具有一定的优势却无法提供理想的精度。
高精确模拟定义
工程师对于运算放大器 (op amps) 精度的定义并不一样,其主要取决于不同的应用。在面对十多家厂商提供的数万件放大器时,工程师常常面临如何选出最佳性能的放大器的难题。也就是说,最高性价比——假设系统还需要其他组件。例如,石油勘探或者地震研究的震动分析应用,要求放大器拥有非常低的输入偏移电压,并且在长时间使用和温度变化的情况下具有非常小的偏差漂移。只有这样,才能保证对数字化信号的影响降至最小。换句话就是说,低噪声、高精度的运算放大器不会严重影响高分辨率数据转换器的性能,从而提供更高的精准度。相反,血糖监测仪通常对偏移和温度偏差漂移的要求则要低得多。
图1:便携式震动仪的典型结构图
图2: 血糖监测仪的典型结构图
大多数半导体公司都会在运算放大器精度的定义术语方面取得一致意见。实际上,他们会对其进行分组。一般而言,如果运算放大器的初始偏移电压低于 1mV 且单位增益频宽小于 50 MHz,则按照精度来进行分组。但是,这种精度与工艺技术有关,即使在相同器件中也是如此。根据不同的封装,两条不同规格的生产线生产出同一种放大器的情况并不常见。这是因为,更小的封装更容易受到挤压裸片的封装模塑的应力。
过去,双极输入器件在精度方面领先。尽管一些人认为这些器件仍然是最佳选择(在许多方面它们的确如此),但是最近的一些 CMOS 和 JFET 设计取得了巨大的进步。OPA140 便是一个 JFET 输入放大器的一个例子,它拥有 120 uV 的最大偏移电压,并且在更大的工业温度范围其偏差漂移仅为 1 uV/°C。
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