高精確模擬定義

工程師對於運算放大器 （op amps）jingdudedingyibingbuyiyang
，qizhuyaoqujueyubutongdeyingyong。zaimianduishiduojiachangshangtigongdeshuwanjianfangdaqishi，gongchengshichangchangmianlinruhexuanchuzuijiaxingnengdefangdaqidenanti。yejiushishuo，zuigaoxingjiabi--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,則(ze)按(an)照(zhao)精(jing)度(du)來(lai)進(jin)行(xing)分(fen)組(zu)。但(dan)是(shi)，這(zhe)種(zhong)精(jing)度(du)與(yu)工(gong)藝(yi)技(ji)術(shu)有(you)關(guan)，即(ji)使(shi)在(zai)相(xiang)同(tong)器(qi)件(jian)中(zhong)也(ye)是(shi)如(ru)此(ci)。根(gen)據(ju)不(bu)同(tong)的(de)封(feng)裝(zhuang)，兩(liang)條(tiao)不(bu)同(tong)規(gui)格(ge)的(de)生(sheng)產(chan)線(xian)生(sheng)產(chan)出(chu) 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

根gen據ju修xiu整zheng方fang法fa選xuan擇ze放fang大da器qi的de精jing度du具ju有you一yi定ding的de誤wu導dao性xing。有you時shi，我wo們men在zai某mou個ge具ju體ti修xiu整zheng點dian完wan成cheng裝zhuang配pei後hou修xiu整zheng。為wei了le保bao持chi最zui低di偏pian移yi和he溫wen度du漂piao移yi，設she計ji可ke能neng會hui要yao求qiu使shi用yong更geng多duo的de複fu雜za電dian路lu，其qi給gei芯xin片pian增zeng加jia了le大da量liang基ji板ban麵mian。查zha看kan數shu據ju表biao單dan規gui格ge表biao首shou頁ye以yi後hou的de內nei容rong
，了le解jie偏pian移yi實shi際ji值zhi及ji其qi共gong模mo變bian化hua情qing況kuang，不bu要yao依yi賴lai於yu修xiu整zheng算suan法fa。

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。