本指南將詳細(xì)考察精密信號(hào)調(diào)理應(yīng)用中適用放大器的一些相關(guān)問(wèn)題。盡管這些討論把OP177運(yùn)算放大器當(dāng)作了精密雙極性放大器的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但一些新產(chǎn)品（比如軌到軌輸出OP777、OP727以及OP747、OP1177、OP2177和OP4177）都以更小的封裝提供不相上下的性能。
2 正文
2.1 精密運(yùn)算放大器的特性
市場(chǎng)上有開環(huán)增益大于100萬(wàn)的精密運(yùn)算放大器，共模和電源抑制比也達(dá)到這一數(shù)量級(jí)。還有失調(diào)電壓低于25uV、失調(diào)漂移低于0.1uV/°C的雙電源運(yùn)算放大器（如OP177），然而，單電源精密雙極性運(yùn)算放大器有時(shí)還達(dá)不到這一性能水平。這是低功耗、低電壓應(yīng)用有時(shí)必須面對(duì)的權(quán)衡考量。但另一方面，現(xiàn)代斬波穩(wěn)定（自穩(wěn)零）運(yùn)算放大器的失調(diào)和失調(diào)電壓漂移無(wú)法與噪聲區(qū)分開來(lái)，而且這些器件以單電源供電，同時(shí)提供軌到軌輸入和輸出。它們也有自己的問(wèn)題。
必須注意的是，直流開環(huán)增益、失調(diào)電壓、電源抑制（PSR）和共模抑制（CMR）并非選擇精密放大器時(shí)的唯一考慮因素。放大器的交流性能也很重要，即使在“低”頻下也是如此。
開環(huán)增益、PSR和CMR都具有相對(duì)較低的轉(zhuǎn)折頻率，因此，可能視為“低”頻的頻率實(shí)際上可能超過(guò)這些轉(zhuǎn)折頻率，從而使誤差超出僅僅依靠直流參數(shù)預(yù)測(cè)的值。例如，如果一個(gè)放大器的直流開環(huán)增益為1000萬(wàn)，單位增益交越頻率為1MHz，則其對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)折頻率為0.1Hz!因此，我們必須在實(shí)際信號(hào)頻率下考慮開環(huán)增益。單極點(diǎn)單位增益交越頻率fu、信號(hào)頻率fsig以及開環(huán)增益AVOL（fsig）（在信號(hào)頻率下測(cè)得）之間的關(guān)系可表示為：
在上例中，100 kHz下的開環(huán)增益為10，10 kHz下則為100000。請(qǐng)注意，恒定增益-帶寬積概念只適用于電壓反饋（VFB）運(yùn)算放大器，并不適用于電流反饋（CFB）運(yùn)算放大器，且很少用在精密應(yīng)用中。目標(biāo)頻率下開環(huán)增益的損失可能帶來(lái)失真，尤其是在音頻頻率下。因此，線路頻率或諧波下的CMR或PSR損失也可能導(dǎo)致誤差。
針對(duì)特定信號(hào)調(diào)理應(yīng)用選擇正確的放大器時(shí)，使問(wèn)題變得更加復(fù)雜的是市場(chǎng)上存在大量采用不同工藝（雙極性、互補(bǔ)雙極性、BiFET、CMOS、BiCMOS）和架構(gòu)（傳統(tǒng)運(yùn)算放大器、儀表放大器、軌波放大器、隔離放大器等）制成的多種多樣的放大器。另外，目前市場(chǎng)上有大量精密放大器可供選擇，這些放大器采用單電源電壓，由于其信號(hào)擺幅、電壓輸入和輸出限制有所下降，結(jié)果使設(shè)計(jì)過(guò)程變得更加復(fù)雜。目前，失調(diào)電壓和噪聲在輸入信號(hào)中的意義更加重大。圖1總結(jié)了精密運(yùn)算放大器的部分一般屬性。
2.2 精密運(yùn)算放大器直流誤差預(yù)算分析
為了對(duì)高精度運(yùn)算放大器電路中的各種誤差的大小形成一種概念，圖2對(duì)OP177F進(jìn)行了一種簡(jiǎn)單的室溫分析。放大器以反相輸入模式連接，其信號(hào)增益為100。示意圖中同時(shí)還展示了數(shù)據(jù)手冊(cè)中的關(guān)鍵規(guī)格。我們假定輸入信號(hào)為100 mV滿量程，相當(dāng)于10 V的輸出信號(hào)。各種誤差源均經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理為滿量程，均以百萬(wàn)分率（ppm）為單位。注意：百萬(wàn)分（ppm）誤差=小數(shù)誤差× 10^6 = %誤差× 10^4。注意，VOS和IOS導(dǎo)致的失調(diào)誤差以及有限AVOL導(dǎo)致的增益誤差可通過(guò)系統(tǒng)校準(zhǔn)予以消除。然而，因開環(huán)增益非線性度引起的誤差無(wú)法通過(guò)校準(zhǔn)消除，結(jié)果會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)精度誤差，通常稱為分辨率誤差。分辨率誤差的另一個(gè)貢獻(xiàn)因素是1/f噪聲。
該噪聲始終都是存在的，會(huì)增加測(cè)量結(jié)果的不確定性。電路在室溫下的總體相對(duì)精度為9 ppm，相當(dāng)于~17位分辨率。
也可以將若干個(gè)單電源運(yùn)算放大器的性能與“金標(biāo)準(zhǔn)”O(jiān)P177進(jìn)行比較，下面的圖3展示了一些代表性器件的比較結(jié)果。
注意，圖3放大器列表并不包括斬波運(yùn)算放大器。
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