運(yùn)算放大器：單通道，雙通道抑或四通道(下)

　　(接上期)

　　好的例子

　　當(dāng)通道間具有非常復(fù)雜的交互時(shí)，使用雙通道運(yùn)放的匹配特征何時(shí)才有意義呢?有兩種常見的應(yīng)用可以考慮;自己構(gòu)建三路運(yùn)放儀表放大器，并對關(guān)鍵應(yīng)用進(jìn)行相位補(bǔ)償。圖6是經(jīng)典的三路運(yùn)放儀表放大器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。

　　對于這種應(yīng)用，一般人會使用四通道運(yùn)放。但請注意，A1和A2工作時(shí)的噪聲增益可能是5、10或更高。這意味著輸入失調(diào)電壓和輸入電壓噪聲很重要。A3有不同的要求，因此需要使用不同類型的運(yùn)放[7]。A3通常工作在很低的增益下，而且以儀表放大器總輸入為參考的輸入噪聲將被第一級電路的增益所除，因此重要性低得多。最后，第三個(gè)運(yùn)放的負(fù)載一般會比前兩個(gè)高。

　　輸入部分的失調(diào)電壓取決于A1和A2的Vos。市場上能夠保證兩個(gè)部分之間完全匹配的雙通道運(yùn)放不多。即使不能保證完全匹配，兩個(gè)運(yùn)放也存在一定程度的匹配。例如，AD8599數(shù)據(jù)手冊上的最大delta Vos是2.2µV/℃，雖然手冊上沒有說明匹配性能，但對100個(gè)器件的隨機(jī)抽樣表明，最大差值不超過1µV/℃。考慮最壞情況的設(shè)計(jì)應(yīng)使用數(shù)據(jù)手冊上的最大Vos，然后由單片匹配提供額外的余量，從而實(shí)現(xiàn)可靠的設(shè)計(jì)。儀表放大器的最重要參數(shù)之一是共模抑制比(CMRR)。Pallás-Areny[8]表明，A1和A2的CMRR匹配可提高總的CMRR，這是輸入級使用單片雙通道器件的主要原因。

　　A1和A2的負(fù)載比較輕，但A3的負(fù)載很重，因此從電氣和熱性能上看，單片雙通道和單通道器件會更好。另外，從布線的角度考慮，這種應(yīng)用也傾向于使用單片雙通道和單通道器件。順便提一下，輸出部分的直流和交流CMRR很大程度上取決于電阻匹配和寄生電容匹配，這是經(jīng)常被忽視的一個(gè)因素。隨著多年來半導(dǎo)體制造技術(shù)的改進(jìn)，采用激光微調(diào)薄膜電阻的單片差動(dòng)放大器，如AD8271，可以比分立運(yùn)放和4個(gè)0.1%電阻的成本更低，而且具有更好的性能[9]。根據(jù)所需的CMRR與頻率關(guān)系、PCB尺寸、整體精度以及總的供電電流，完整的單片式儀表放大器(如AD8226[10 ])將是最佳選擇。

　　電力線監(jiān)控

　　對于單極點(diǎn)系統(tǒng)，眾所周知，當(dāng)幅度減少3dB時(shí)相移是45度。另外一條有用的經(jīng)驗(yàn)就是，當(dāng)頻率在角頻率之上10倍頻或角頻率之下10倍頻時(shí)，相位將分別偏離零度或偏離90度的5.71度(如表1)。

　　值得注意的是，即使是在低于角頻率100倍的頻率處，相移仍大于0.5度，并且幅度比設(shè)想的要稍低一些。

　　對于在幅度和相位方面需要特別高精度的系統(tǒng)，比如電力線監(jiān)控應(yīng)用，可以使用一個(gè)運(yùn)放部分的交流特性補(bǔ)償另一個(gè)運(yùn)放部分的相位響應(yīng)?；靖拍钊鐖D7所示，普通單極點(diǎn)系統(tǒng)(標(biāo)示為未補(bǔ)償) 和圖7系統(tǒng)(標(biāo)示為已補(bǔ)償)的相位響應(yīng)如圖8所示。圖中沒有提及什么數(shù)學(xué)關(guān)系，欲想了解更多細(xì)節(jié)，請閱讀參考文獻(xiàn)[11-13]。