CMOS放大器的新時(shí)代來(lái)了

十多年前，半導體設計與應用工程師在有了可行 CMOS 硅芯片時(shí)高興得相互擊掌慶祝，因為它可在 80% 的良率下實(shí)現 100uV 以下的放大器輸入失調電壓。當時(shí)，Allen Bradley、John Deere、Rockwell Automation 以及 Siemens 等工業(yè)領(lǐng)域巨頭都考慮將 CMOS 放大器作為較低成本的平臺，但它們很少將其用于實(shí)現高性能。

盡管雙極性技術(shù)依然盛行，但新型 CMOS 放大器正在以先進(jìn)的設計技巧、高級的微調方法以及提高的良率逐漸打破工藝局限性。

以往，雙極性器件在需要高精度的應用領(lǐng)域一直處于工程師的“首選”項。這些器件可實(shí)現低于 1uV/ºC 的失調漂移，而 CMOS 的輸入級則提供高達 5uV/ºC 的失調漂移。

在 CMOS 輸入運算放大器中實(shí)現極低失調的挑戰在于閥值電壓之間的差異(輸入差分對)以及柵-源電壓與閥值電壓之間的差異 (VGS-VTH)。與雙極性器件不同，無(wú)論在弱反相情況下還是在強反相情況下，失調和失調漂移在 CMOS 器件中都沒(méi)有關(guān)聯(lián)性。

CMOS 放大器設計中的其它挑戰還包括較高的電壓噪聲閃爍與白噪聲以及一個(gè)通常低很多的開(kāi)環(huán)增益(這是比雙極性輸入低的跨導值)。

應對以上挑戰的一個(gè)途徑就是使用自動(dòng)歸零、限幅或二者相結合的方法，其可顯著(zhù)減少失調和漂移(在 CMOS 中)，但會(huì )增加電路復雜性。限幅自穩放大器可在更大溫度范圍內提供最低漂移，但其內部結構可對其使用帶來(lái)一定限制。

另一種方法是選擇一款經(jīng)過(guò)精確微調的器件。如欲進(jìn)一步了解這種良好微調運算放大器的效果，敬請查看最新發(fā)布的 OPA192。該器件是 CMOS 放大器設計中名副其實(shí)的里程碑成果，能夠與現已提供的最佳雙極性及 JFET 技術(shù)相媲美。

因此，下次您在購買(mǎi)真正高精度運算放大器時(shí)，如果您的系統需要低電壓工作，可以考慮選擇 OPA376 或支持較高電壓的 OPA192。