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匹配,还是匹配—双通道运算放大器如何实现匹配?
信号链杂谈 | 2013-08-19 13:53:31    阅读:1450   发布文章

作者:Bruce Trump,德州仪器 (TI) 2012年10月30日

当两个附加运算放大器的特性紧密匹配时,电路受益。那么,在一个双通道或者四通道运算放大器封装内部,它们的性能如何紧密匹配呢?

在我们的精密放大器E2E论坛,最为常见的问题是如何匹配失调电压和失调电压温度漂移。例如,如果您正制作自己的仪表放大器,则运算放大器偏移匹配便会产生净零偏移。但是,请查看图1所示情况的几何尺寸情况。

每个运算放大器都有一些输入晶体管,其必须有良好的匹配,以实现低放大器失调电压。我们尽最大努力,小心地匹配这两个晶体管(可能还有其他组件对)。这种交叉四连接是最为基本的方法—把每个晶体管分成2个一半,即A和A’以及B和B’,这样两对的几何中心均相同。今天,我们使用更加精密的方法来集成晶体管。公共质心为通项。

因此,关键在于我们要对IC一面上的两共同质心输入级晶体管进行仔细的匹配。剩下为剩余随机失配。IC另一面的其他两个晶体管为什么会具有相同的随机失配呢?答案是,它们可能不会。可能还存在其他匹配偏移的原因,但是我们会努力消除系统偏移的所有源头,这样剩下便可能为随机偏移。抱歉,但是失调电压不可能紧密匹配。下面是我们常常会在产品说明书里列出的数据单:

 

 

因此,依靠内部组件(双通道或者四通道运算放大器封装)匹配的特性不可能比单个运算放大器匹配得更好。举例如下:

  • 失调电压—依靠晶体管匹配
  • 失调电压温度漂移—依靠晶体管匹配
  • 双极(BJT)放大器的输入偏移电流—依靠晶体管betaβ匹配

依靠内部组件(双通道或者四通道运算放大器封装)基础特性的这些特性,可能比单运算放大器匹配得更好:

  • 增益带宽积—依靠绝对电容器值和电流
  • 转换速率—依靠绝对电容器值和电话
  • BJT运算放大器的输入偏移电流,无输入偏移电流抵消

老前辈们可能都还记得,早期的双运算放大器使用其“规定值的百分比”时往往匹配得更好。但是,这些老式器件的性能最多也只能达到中等。它们是一些非常简单的设计,没有太多地注意内部组件匹配,并且具有非常平衡的设计和IC布局,其在今天也很普遍。

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