（文章來源：EEWORLD）

工業(yè)和醫(yī)療設(shè)計(jì)推動產(chǎn)品的精度和速度日益提高。模擬集成電路行業(yè)總體能夠跟上速度的發(fā)展要求，但在精度要求上卻有所不足。許多系統(tǒng)都競相邁入1 ppm精度之列，特別是如今，1 ppm的線性ADC日益普遍。本文將介紹運(yùn)算放大器的精度局限性，以及如何選擇為數(shù)不多的有可能達(dá)到1 ppm精度的運(yùn)算放大器。另外，我們還將介紹一些針對現(xiàn)有運(yùn)算放大器局限性的應(yīng)用改善。

精度（Accuracy）與數(shù)值相關(guān)：系統(tǒng)特性與絕對真實(shí)數(shù)值之間的差距。精密（Precision）是以數(shù)字形式表示的數(shù)值深度。在本文中，我們將使用精度一詞，它包括噪聲、偏移、增益誤差和非線性度等系統(tǒng)測量的所有限制。許多運(yùn)算放大器的某些誤差在ppm量級，但沒有個運(yùn)算放大器的所有誤差都達(dá)到了ppm量級。

例如，斬波放大器可提供ppm級的失調(diào)電壓、直流線性度和低頻噪聲，但它們的輸入偏置電流和頻率線性度存在問題。雙極性放大器具有低寬帶噪聲和良好的線性度，但其輸入電流仍可能導(dǎo)致內(nèi)部電路誤差（對于內(nèi)部電路，我們將使用“應(yīng)用”一詞）。MOS放大器具有出色的偏置電流，但通常在低頻噪聲和線性度領(lǐng)域存在缺陷。

在本文中，我們將在轉(zhuǎn)換函數(shù)中使用大致相當(dāng)于1 ppm的非線性度表現(xiàn)諧波失真的–120 dBc失真。

讓我們來看看非高線性度的放大器類型。線性度最低的類型即所謂的視頻或線路驅(qū)動器放大器。這些都是直流精度不太好的寬帶放大器：偏移達(dá)幾毫伏，偏置電流在1 μA至50 μA范圍內(nèi)，并且1/f噪聲性能通常較差。理想的直流精度在0.3%至0.1%之間，但交流失真可以介于–55 dBc至–90 dBc（線性度：2000 ppm至30 ppm）之間。

下一項(xiàng)分類是傳統(tǒng)經(jīng)典運(yùn)放設(shè)計(jì)，例如OP-07，可能具有高增益、CMRR、PSRR以及良好的失調(diào)電壓和噪聲性能，但其失真卻無法優(yōu)于–100 dBc，特別是在達(dá)到1 kΩ或更高負(fù)載的情況之下。然后，還有一些或新或舊的廉價(jià)放大器，其失真在負(fù)載超過10 kΩ的情況下都無法優(yōu)于–100 dBc。

此外，還有音頻放大器類運(yùn)算放大器。它們相當(dāng)實(shí)惠，且失真表現(xiàn)可能非常好。但是，它們的設(shè)計(jì)不合適且不能提供良好的失調(diào)電壓和1/f噪聲性能。此外，他們的失真或許在大于10 kHz后也不能變的更好了。

有些運(yùn)算放大器旨在支持MHz信號的線性度。它們通常為雙極性，并具備較大的輸入偏置電流和1/f噪聲。在該應(yīng)用領(lǐng)域，運(yùn)算放大器更多追求的是–80 dBc至–100 dBc程度的性能，實(shí)現(xiàn)ppm性能不太現(xiàn)實(shí)。無論寬帶及壓擺率多大，電流反饋放大器也不能支持深線性度，甚至是適度的精度。它們的輸入級有很多誤差源，并且增益、輸入和電源抑制性能都不高。電流反饋放大器還具有熱漂移效應(yīng)，會大幅拓展正常的建立時間。

然后，我們擁有現(xiàn)代的通用型放大器。它們一般具備1 mV的偏移和微伏級1/f噪聲。支持–100 dBc失真，但在高負(fù)載時通常無法實(shí)現(xiàn)。遺憾的是，商用型ppm精度放大器難以找到（如果可以找到）。市場上存在ppm線性放大器，但必須注意這些放大器的輸入電流，它們可能會通過電路中的應(yīng)用阻抗產(chǎn)生失真。

這些阻抗可以降低，但在反饋中驅(qū)動它們會導(dǎo)致運(yùn)算放大器輸入端產(chǎn)生失真的風(fēng)險(xiǎn)。在特別低的輸入電流和變動環(huán)境下使用運(yùn)算放大器，可以通過調(diào)整電路中的應(yīng)用阻抗以使運(yùn)算放大器獲得最佳失真，但這樣會增加系統(tǒng)噪聲。要達(dá)到ppm級線性度和噪聲，需要認(rèn)真挑選運(yùn)算放大器并優(yōu)化應(yīng)用電路。
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