運算放大器--單通道、雙通道、四通道優(yōu)缺點及結(jié)構(gòu)

　　封裝引腳輸出

　　圖1中的版圖對單通道運放來說完全沒有問題，但對雙通道運放來說問題就出現(xiàn)了。雙通道運放的標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出如圖2所示。

　　圖3是雙通道運放在晶體管級的一種可能的底層規(guī)劃圖。這里有個問題：通道B的輸出必須越過輸入線才能到達引腳7。在很早以前，雙極性模擬工藝還是采用的單層金屬化工藝，必須使用穿接(cross-under)方法，因此對性能會有影響。

　　圖3是一個很好的雙通道運放版圖。輸入級非?？拷闫行模虼藱C械應(yīng)力梯度最小。從一個輸出級到另一個輸入級的距離要大于另一種版圖。從輸出級到兩個輸入級的等溫線近似等距的并行線，因此交叉耦合輸入級四通道運放的抑制能力很強。這種版圖的主要缺點是，輸出B必須跨越兩個輸入級才能到達輸出焊盤。從輸出金屬化到同相輸入金屬化的任何電容都將導(dǎo)致正反饋。這對幾年前的單層金屬化(SLM)工藝來說問題比較麻煩，不過通過這些運放的低增益帶寬已經(jīng)有所改善。這種版圖具有良好的散熱性能，但是，在規(guī)劃同一產(chǎn)品系列中的四通道版本時又會遇到問題。 雙通道版圖還有另外一種選擇，如圖4。在一個產(chǎn)品系列中要規(guī)劃四通道產(chǎn)品時可以采用這種版圖，因為這種版圖可以被復(fù)制，再經(jīng)垂直翻轉(zhuǎn)就能快速生成四通道版圖。輸入和輸出相當(dāng)靠近正確的封裝引腳。四通道運放的標(biāo)準(zhǔn)引腳輸出如圖5所示。

　　這種版圖存在幾個微妙的問題：(1)輸入級不在裸片中心，而裸片中心是最低的機械應(yīng)力梯度點，具有最小的失調(diào)電壓;(2)從輸出級到輸入級的距離不夠遠(yuǎn);(3)從一個輸出級到另外一個輸入級的熱波將使等溫線變成曲線，因而無法被交叉耦合的輸入對完全抑制，并造成從一個通道至另一個通道的串?dāng)_。

　　這些問題使設(shè)計師處于兩難境地：對雙通道運放來說最優(yōu)的版圖對四通道運放而言不是最優(yōu)的。每個單通道、雙通道或四通道運放的單個版圖可以從頭開始設(shè)計，但考慮到上市時間和開發(fā)成本，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計過程是要盡可能多地重復(fù)利用某個設(shè)計。當(dāng)某個產(chǎn)品系列中只需要單通道或雙通道運放時，雙通道的版圖通常是最優(yōu)的。有趣的是，將圖3進行水平翻轉(zhuǎn)可以得到同樣的四通道版圖，因此與版圖設(shè)計合理的雙通道或單通道運放相比，四通道運放性能指標(biāo)會較差。

　　幾年前，有個制造商做出了指標(biāo)非常好的四通道運放。秘訣是使用了一個特殊的引腳框，可接受兩個雙裸片，即混合器件或多芯片模塊(MCM)。這種產(chǎn)品需要在內(nèi)部完成裝配，或與外部裝配工廠進行緊密合作。最終的良品率近似等于各個裸片良品率的乘積。例如，如果裸片良品率是99%，那么最終良品率將是0.99×0.99 = 98.01%，這是完全可以接受的。另一方面，如果裸片良品率為90%，對于規(guī)格要求很嚴(yán)的器件來說這是很有可能的，那么總的良品率將是0.9×0.9 = 81%。

　　2009年12月曾有人展開過一項研究，通過五家半導(dǎo)體公司的網(wǎng)站統(tǒng)計單通道、雙通道和四通道產(chǎn)品種類的 數(shù)量。調(diào)研結(jié)果如下：

　　單通道： 598，占 39.7%

　　雙通道： 556，占37%

　　四通道： 350，占 23.3%

　　這里包括了大批量應(yīng)用運放、音頻放大器、高速、帶有或不帶有關(guān)斷引腳的器件(算作兩種)以及單位增益穩(wěn)定和非完全補償器件，在精密應(yīng)用領(lǐng)域，如低失調(diào)電壓或低噪聲，總數(shù)會向單通道和雙通道傾斜