高精確模擬定義

工程師對於運算放大器 （op amps）精(jing)度(du)的(de)定(ding)義(yi)並(bing)不(bu)一(yi)樣(yang)，其(qi)主(zhu)要(yao)取(qu)決(jue)於(yu)不(bu)同(tong)的(de)應(ying)用(yong)。在(zai)麵(mian)對(dui)十(shi)多(duo)家(jia)廠(chang)商(shang)提(ti)供(gong)的(de)數(shu)萬(wan)件(jian)放(fang)大(da)器(qi)時(shi)，工(gong)程(cheng)師(shi)常(chang)常(chang)麵(mian)臨(lin)如(ru)何(he)選(xuan)出(chu)最(zui)佳(jia)性(xing)能(neng)的(de)放(fang)大(da)器(qi)的(de)難(nan)題(ti)。也(ye)就(jiu)是(shi)說(shuo)，最(zui)高(gao)性(xing)價(jia)比(bi)--假(jia)設(she)係(xi)統(tong)還(hai)需(xu)要(yao)其(qi)他(ta)組(zu)件(jian)。例(li)如(ru)，石(shi)油(you)勘(kan)探(tan)或(huo)者(zhe)地(di)震(zhen)研(yan)究(jiu)的(de)震(zhen)動(dong)分(fen)析(xi)應(ying)用(yong)
，要(yao)求(qiu)放(fang)大(da)器(qi)擁(yong)有(you)非(fei)常(chang)低(di)的(de)輸(shu)入(ru)偏(pian)移(yi)電(dian)壓(ya)
，並(bing)且(qie)在(zai)長(chang)時(shi)間(jian)使(shi)用(yong)和(he)溫(wen)度(du)變(bian)化(hua)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)具(ju)有(you)非(fei)常(chang)小(xiao)的(de)偏(pian)差(cha)漂(piao)移(yi)。隻(zhi)有(you)這(zhe)樣(yang)，才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)對(dui)數(shu)字(zi)化(hua)信(xin)號(hao)的(de)影(ying)響(xiang)降(jiang)至(zhi)最(zui)小(xiao)。換(huan)句(ju)話(hua)就(jiu)是(shi)說(shuo)
，低(di)噪(zao)聲(sheng)、高gao精jing度du的de運yun算suan放fang大da器qi不bu會hui嚴yan重zhong影ying響xiang高gao分fen辨bian率lv數shu據ju轉zhuan換huan器qi的de性xing能neng，從cong而er提ti供gong更geng高gao的de精jing準zhun度du。相xiang反fan，血xue糖tang監jian測ce儀yi通tong常chang對dui偏pian移yi和he溫wen度du偏pian差cha漂piao移yi的de要yao求qiu則ze要yao低di得de多duo。

圖1 便攜式震動儀的典型結構圖


圖2 血糖監測儀的典型結構圖

大da多duo數shu半ban導dao體ti公gong司si都dou會hui在zai運yun算suan放fang大da器qi精jing度du的de定ding義yi術shu語yu方fang麵mian取qu得de一yi致zhi意yi見jian。實shi際ji上shang

，他ta們men會hui對dui其qi進jin行xing分fen組zu。一yi般ban而er言yan，如ru果guo運yun算suan放fang大da器qi的de初chu始shi偏pian移yi電dian壓ya低di於yu 1mV 且單位增益頻寬小於 50 MHz,zeanzhaojingdulaijinxingfenzu。danshi，zhezhongjingduyugongyijishuyouguan，jishizaixiangtongqijianzhongyeshiruci。genjubutongdefengzhuang
，liangtiaobutongguigedeshengchanxianshengchanchu 同一種放大器的情況並不常見。這是因為，更小的封裝更容易受到擠壓裸片的封裝模塑的應力。

過去，雙極輸入器件在精度方麵領先。盡管一些人認為這些器件仍然是最佳選擇（在許多方麵它們的確如此），但是最近的一些 CMOS 和 JFET 設計取得了巨大的進步。OPA140 便是一個 JFET 輸入放大器的一個例子，它擁有 120 uV 的最大偏移電壓，並且在更大的工業溫度範圍其偏差漂移僅為 1 uV/°C.

在不斬波的情況下實現高精度

和係統工程師一樣，IC 設計人員使用各種 IC 級技術
，以實現高精度。IC 設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)實(shi)現(xian)這(zhe)種(zhong)精(jing)度(du)的(de)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)使(shi)用(yong)斬(zhan)波(bo)器(qi)穩(wen)定(ding)實(shi)現(xian)，也(ye)可(ke)單(dan)獨(du)或(huo)者(zhe)聯(lian)合(he)實(shi)現(xian)自(zi)動(dong)歸(gui)零(ling)。盡(jin)管(guan)這(zhe)些(xie)技(ji)術(shu)非(fei)常(chang)有(you)效(xiao)，但(dan)是(shi)其(qi)存(cun)在(zai)一(yi)些(xie)缺(que)點(dian)，而(er)這(zhe)些(xie)缺(que)點(dian)讓(rang)放(fang)大(da)器(qi)在(zai)一(yi)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)表(biao)現(xian)不(bu)讓(rang)人(ren)滿(man)意(yi)。為(wei)了(le)解(jie)決(jue)這(zhe)個(ge)問(wen)題(ti)
，許(xu)多(duo)製(zhi)造(zao)廠(chang)商(shang)都(dou)提(ti)供(gong)了(le)一(yi)些(xie) IC 級ji修xiu整zheng方fang法fa，以yi獲huo得de更geng低di的de偏pian移yi電dian壓ya。這zhe種zhong方fang法fa反fan過guo來lai又you提ti高gao了le溫wen度du變bian化hua偏pian差cha漂piao移yi性xing能neng。但dan是shi，並bing非fei所suo有you修xiu整zheng方fang法fa都dou擁yong有you這zhe種zhong優you點dian。一yi些xie修xiu整zheng方fang法fa可ke能neng並bing不bu適shi合he於yu麵mian向xiang成cheng本ben敏min感gan性xing應ying用yong的de設she計ji。一yi般ban情qing況kuang下xia，一yi旦dan定ding義yi了le產chan品pin並bing且qie明ming確que了le目mu標biao應ying用yong以yi後hou
，便bian可ke選xuan定ding實shi現xian高gao精jing度du的de方fang法fa。

修整還是不修整

一種最為古老的修整方法是“齊納去除法 （Zener-zapping）”.去過，許多精密放大器都使用了這種方法。一般而言，這種方法應用於大尺寸處理器，而諸如 CMOS 這樣的小型處理器使用這種方法時
，成本效益較低。“齊納去除法”是一種片上處理技術。盡管可以獲得非常高的精度
，但它通常要求更大的裸片麵積
，這讓它難以適用於小型封裝。

激光修整是精密器件中普遍使用的一種方法
，其具有許多優點，例如：測試用焊點更少、連接修整成本更低。這種方法廣泛用於差分和測量放大器，目的是改善電阻器匹配度，以及提供必要的共模抑製比 （CMRR）。但是，這種方法缺少裝配後修整的能力。

EEPROM 是我們能夠使用的另一種片上方法，但很少用於獨立放大器，因為這種方法通常要求更多的引腳和屏蔽。

由you於yu對dui精jing度du的de需xu求qiu不bu斷duan增zeng加jia，許xu多duo製zhi造zao廠chang商shang現xian在zai會hui提ti供gong裝zhuang配pei後hou修xiu整zheng功gong能neng。這zhe種zhong多duo晶jing矽gui保bao險xian絲si熔rong斷duan技ji術shu不bu需xu要yao額e外wai的de引yin腳jiao或huo者zhe測ce試shi用yong焊han點dian，並bing且qie相xiang比bi封feng裝zhuang修xiu整zheng方fang法fa可ke以yi節jie省sheng大da量liang的de成cheng本ben。這zhe是shi一yi種zhong真zhen正zheng意yi義yi上shang的de技ji術shu突tu破po
，因yin為wei許xu多duo CMOS 放大器現在都可以達到史無前例的DC精度水平
，也即百微伏以下的初始偏移和一微伏以下的偏差漂移。OPA376 是一款具有 25 V 保證偏移電壓的 CMOS 輸入放大器，也可以受益於這些 DC 參數。裝配後修整讓廣大 IC 設計人員和布局工程師，可以克服小封裝中產生的機械應力
，從而擁有小型化的優異精度。除節省成本以外
，CMOS 使用這種方法，還讓更低電壓的使用成為現實。更低電壓的電源
，讓用戶擁有更長的電池工作時間（便攜式應用的基本要求），並幫助節省高密度電路板的功耗，同時還提供了一種邏輯器件和微控製器的簡單接口。表1 概括了各種修整方法，並根據技術和製造廠商按照裝配前和裝配後對其進行分類。

表1：修整方法總結

根據修整方法選擇精度

genjuxiuzhengfangfaxuanzefangdaqidejingdujuyouyidingdewudaoxing。youshi
，womenzaimougejutixiuzhengdianwanchengzhuangpeihouxiuzheng。weilebaochizuidipianyihewendupiaoyi，shejikenenghuiyaoqiushiyonggengduodefuzadianlu，qigeixinpianzengjialedaliangjibanmian。zhakanshujubiaodanguigebiaoshouyeyihoudeneirong，lejiepianyishijizhijiqigongmobianhuaqingkuang，buyaoyilaiyuxiuzhengsuanfa。

一些製造廠商利用精密器件的成功
，推出非修整版本，其可應用於不同的應用。由於成本被輕鬆地降低了，這種做法對 IC 廠商和客戶都大有好處。