《電子技術(shù)應(yīng)用》
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匹配,匹配!雙通道運(yùn)放有多相似?
摘要: 作者:TI專家BruceTrump翻譯:TI信號(hào)鏈工程師MichaelHuang(黃翔)有些電路受益于兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)放特性的緊密匹配,所以,在一個(gè)雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放的封裝下,他們特性究竟有多匹配?
關(guān)鍵詞: 放大器 電壓 電容
Abstract:
Key words :

有些電路受益于兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)放特性的緊密匹配,所以,在一個(gè)雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放的封裝下,他們特性究竟有多匹配?

在我們precision amplifier E2E forum里最常見的需求就是匹配的失調(diào)電壓和失調(diào)電壓溫漂。例如,如果您在搭建一個(gè)儀表放大器,匹配的運(yùn)放失調(diào)電壓能產(chǎn)生一個(gè)接近0的失調(diào)。但是實(shí)際情況呢? 我們先看Figure1的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

每個(gè)運(yùn)放都有十分匹配的輸入晶體管對,以此實(shí)現(xiàn)放大器的低失調(diào)電壓。我們盡可能匹配好這對晶體管(其他成對的原件也是一樣)。圖中所示的四部分交叉連接是最基本的技術(shù)——每個(gè)晶體管被分成兩部分,A和A’,B和B’,并使得兩個(gè)晶體管的幾何中心是同一點(diǎn)。現(xiàn)在我們使用更精細(xì)的方法來混合布局晶體管。術(shù)語中稱這些方法為共質(zhì)心(Common centroid)。

所以,這就是關(guān)鍵。我們精心的匹配在IC一側(cè)的兩個(gè)同中心的輸入級(jí)晶體管,殘留下的就是隨機(jī)不匹配。是否IC另一側(cè)的兩個(gè)晶體管會(huì)有同樣的隨機(jī)失配呢?答案是否定的。或許有其他的因素導(dǎo)致失調(diào)特性的匹配,但我們努力排除所有的系統(tǒng)失調(diào)來源,所以余下的失配都很可能是隨機(jī)的。抱歉,但是失調(diào)電壓確實(shí)不太可能十分匹配。下圖顯示了我們?nèi)绾卧赿atasheet里說明這些參數(shù)的:

所以,即使在雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放的封裝下,取決于內(nèi)部元件匹配的這些參數(shù)也不可能比單運(yùn)放芯片之間匹配得更好。例如:

  • 失調(diào)電壓 — 取決于晶體管對的匹配
  • 失調(diào)電壓溫漂 — 取決于晶體管對的匹配
  • 雙極結(jié)型晶體管放大器的輸入失調(diào)電流 — 取決于晶體管β值的匹配

一些取決于內(nèi)部元件基本特性的參數(shù),雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放比單通道單運(yùn)放更匹配,例如:

  • 增益帶寬積——取決于絕對電容值和電流
  • 壓擺率——取決于絕對電容值和電流
  • 無輸入偏置電流消除的雙極節(jié)型晶體管運(yùn)放的輸入偏置電流

老前輩可能還記得早期雙通道運(yùn)放就規(guī)定值的百分比來看,也傾向于更加匹配。但這些老片子的性能充其量都很有限。他們是非常簡單的設(shè)計(jì),缺少了現(xiàn)已普遍關(guān)注的內(nèi)部元件的匹配,對稱的設(shè)計(jì)和IC的布局。

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