放大器的發(fā)展趨勢

                     

    也許上面這張圖片最能反映放大器的工作，放大的同時(shí)帶來(lái)信號的失真和噪聲，反饋等技術(shù)的應用最終有限度地解決了放大器的必然缺陷，人們對放大器的要求開(kāi)始轉向其他方面。

    幾乎現階段每個(gè)完整的電子產(chǎn)品中都離不開(kāi)放大器，而放大器性能的提高對電子產(chǎn)品的功能起著(zhù)重要的決定作用。說(shuō)不清是放大器的發(fā)展決定了電子產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程還是電子產(chǎn)品的發(fā)展需求推動(dòng)了放大器的發(fā)展空間，從電子產(chǎn)品的發(fā)展需求和放大器的發(fā)展趨勢分析中我們或許可以尋找到答案。

    運算放大器歷經(jīng)數十年的發(fā)展，從早期的真空管演變?yōu)楝F在的集成電路，根據不同的應用需求主要分化出通用型、低電壓/低功耗型、高速型、高精度型四大類(lèi)運放產(chǎn)品。一般而言，高速運放主要用于通信設備、視頻系統以及測試與測量?jì)x表等產(chǎn)品；低電壓/低功耗運放主要面向手機、PDA等以電池供電的便攜式電子產(chǎn)品；高精度運放主要針對測試測量?jì)x表、汽車(chē)電子以及工業(yè)控制系統等。通用運算放大器應用最廣，幾乎任何需要添加簡(jiǎn)單信號增益或信號調理功能的電子系統都可采用通用運放。信息家電、手機、PDA、網(wǎng)絡(luò )等新興應用的興起，為運算放大器提供了活躍的舞臺，同時(shí)也對其提出新的技術(shù)要求。

     未來(lái)放大器市場(chǎng)增長(cháng)的驅動(dòng)力主要有三方面：其一，便攜式應用的低功耗要求將推動(dòng)具有低操作電源電壓/電流的放大器增長(cháng)；其二，高分辨率應用需要能降低噪聲和失真度的放大器；其三，由于性能和價(jià)格壓力持續上揚，因此能夠集成其他功能的放大器前景樂(lè )觀(guān)。測試和測量、通信、醫療影像等領(lǐng)域的先進(jìn)應用是提升放大器性能的主要驅動(dòng)力；DSL和消費類(lèi)視頻應用是最大的市場(chǎng)，而且未來(lái)將繼續此趨勢。其中，DSL運放的增長(cháng)點(diǎn)主要在于線(xiàn)路驅動(dòng)器。而整合了濾波、多路技術(shù)以及DC恢復等功能的消費類(lèi)視頻放大器也被看好。從應用的角度講，不同的系統對運放有不同要求，選擇合適的運放對于系統設計至關(guān)重要。對于通信、高速測量?jì)x表及超聲波設備等高速應用，交流特性極為重要。但對于低速的高精度系統，直流方面的特性則通常更為重要。衡量系統在交流特性方面的參數有信號帶寬、失真率、噪聲等；而衡量系統在直流特性方面的參數有輸入補償電壓、開(kāi)環(huán)增益、輸入偏置電流及共模抑制比等。

通信和視頻應用使高速運放成為焦點(diǎn)

    高速運放泛指頻寬高于50MHz的運放，而現在為了與信號鏈后端組件(例如高速ADC或處理器)的需求相匹配，運放的頻寬記錄已突破GHz。這主要源于后端組件的效能近年來(lái)顯著(zhù)提升，因而位居信號鏈前端的運放為了與后端組件相匹配，以避免拖累信號鏈的整體效能表現，于是開(kāi)始向高速化發(fā)展，未來(lái)高速運放可能躍升為主流運放產(chǎn)品?？傮w而言，高速運放主要應用在xDSL調制解調器、機頂盒以及視頻系統中，或是擔任高速ADC的前級信號調整角色。這類(lèi)運放對于信噪比和失真度的要求最為嚴格，因此半導體廠(chǎng)商在設計這種運放時(shí)，普遍采用差動(dòng)輸出的形式。

    與傳統采用“二入一出”架構的運放相比，“二進(jìn)二出”的差動(dòng)輸出由于同時(shí)輸出兩個(gè)反相的信號，因此系統工程師可以通過(guò)兩個(gè)信號的比較得知輸出信號在未受噪聲或失真影響前的波形，從而使設計工程師可以及時(shí)解決信號鏈上可能出現的問(wèn)題。 

便攜式應用催生低電壓/低功耗運算放大器

    隨著(zhù)手機、PMP等依賴(lài)電池供電的便攜式產(chǎn)品出現，強調低功耗、低電壓的運放應運而生。一般定義下的低電壓運放，指工作電壓低于2.5伏特，而所謂的低功耗運放，通常指供電電流低于1mA。這類(lèi)運放大多用在音頻系統或是電壓比較電路、濾波器等不需要太高頻寬的應用。此外，在測試、測量和醫療系統，工程師也希望在低功耗水平下獲得改進(jìn)的性能(例如，更高的帶寬、更快的轉換率和更低的失真度)，所以在這些領(lǐng)域低功耗運放也有創(chuàng )新機會(huì )。

精密運算放大器

    精密放大器最初設計用于測試和測量設備，隨著(zhù)汽車(chē)和生產(chǎn)線(xiàn)上的性能監視子系統的需要，具有低輸入偏移電壓和偏移電流以及低溫度系數和噪聲特征的精密放大器開(kāi)始用于傳感器監視。汽車(chē)OEM對性?xún)r(jià)比的要求甚于對使用的精度放大器的要求。這意味著(zhù)芯片制造商不得不尋找出路，以使用僅僅