一些理想的運算放大器（通常簡寫為op-amp或opamp）配置是假定反饋電阻呈現出完美匹配。但在實踐中，電阻的非理想特征會影響各種電路參數，如共模抑製比（CMRR）
、諧波失真和穩定性。

 

運放是一種直流耦合高增益電子電壓放大器，具有差分輸入
，且通常是單端輸出。在這種配置下，運放產生的輸出電位（相對於電路地）通常比其輸入端之間的電位差大數千倍。

 

精密放大器和模數轉換器（ADC）的(de)實(shi)際(ji)性(xing)能(neng)通(tong)常(chang)難(nan)以(yi)實(shi)現(xian)，因(yin)為(wei)數(shu)據(ju)表(biao)規(gui)格(ge)是(shi)基(ji)於(yu)理(li)想(xiang)的(de)組(zu)件(jian)。精(jing)心(xin)匹(pi)配(pei)的(de)電(dian)阻(zu)網(wang)絡(luo)比(bi)不(bu)匹(pi)配(pei)的(de)分(fen)立(li)元(yuan)件(jian)在(zai)匹(pi)配(pei)精(jing)度(du)上(shang)高(gao)幾(ji)個(ge)數(shu)量(liang)級(ji)
，確(que)保(bao)數(shu)據(ju)表(biao)規(gui)格(ge)滿(man)足(zu)精(jing)密(mi)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)（IC）要求。

 

在電源方案的單片IC設she計ji中zhong，我wo們men經jing常chang會hui用yong到dao精jing確que匹pi配pei內nei部bu組zu件jian的de能neng力li。例li如ru
，通tong過guo精jing確que匹pi配pei運yun放fang的de輸shu入ru晶jing體ti管guan來lai提ti供gong低di失shi調tiao電dian壓ya。如ru果guo我wo們men非fei得de用yong分fen立li晶jing體ti管guan來lai製zhi作zuo運yun放fang，那na麼me將jiang會hui有you30mV或更高的失調電壓。這種精確匹配元件的能力包括片上電阻匹配。

 

圖1：反相運放配置。

 

集(ji)成(cheng)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)就(jiu)利(li)用(yong)了(le)精(jing)確(que)的(de)片(pian)上(shang)電(dian)阻(zu)匹(pi)配(pei)和(he)激(ji)光(guang)微(wei)調(tiao)。這(zhe)些(xie)集(ji)成(cheng)器(qi)件(jian)優(you)異(yi)的(de)共(gong)模(mo)抑(yi)製(zhi)依(yi)賴(lai)於(yu)精(jing)心(xin)設(she)計(ji)的(de)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)精(jing)確(que)匹(pi)配(pei)和(he)溫(wen)度(du)跟(gen)蹤(zong)。

 

通過使用成對切割（1:1比率）的芯片並將其放置在密閉網絡封裝中可實現明顯的跟蹤增益。可以通過使用超高精度電阻（熱端或冷端的電阻溫度係數在0.05 ppm/oC，相鄰的兩個芯片顯示的溫漂軌跡差在0.1 ppm/oC以內）來實現極限增益。為獲得最佳跟蹤效果，必須使用絕對電阻溫度係數非常低的電阻（稱為超高精度電阻），這也有助於避免由於溫度梯度造成的複雜性。

 

匹配電阻對許多差分電路的性能都至關重要。比率之間的任何不匹配都會導致共模誤差。在這些電路中，CMRR是個重要指標

，因為它表明有多少不期望的共模信號會出現在輸出中。由這些電路中的電阻引起的CMRR可以使用以下公式計算：

 

CMRR=1/2(G+1)/ Δ R/R（G =增益[放大係數]
，R =電阻[Ω]）

 

在精密醫療設備（如電子掃描顯微鏡


、血細胞計數設備和體內診斷探頭）中，使用高度匹配精密電阻的差分放大器至關重要。

 

圖2：差分放大器。

 

惠斯登電橋（或電阻電橋）電(dian)路(lu)可(ke)用(yong)於(yu)多(duo)種(zhong)應(ying)用(yong)。當(dang)今(jin)
，利(li)用(yong)現(xian)代(dai)運(yun)放(fang)，我(wo)們(men)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)惠(hui)斯(si)登(deng)電(dian)橋(qiao)電(dian)路(lu)將(jiang)各(ge)種(zhong)變(bian)頻(pin)器(qi)和(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)連(lian)接(jie)到(dao)這(zhe)些(xie)放(fang)大(da)器(qi)電(dian)路(lu)。除(chu)了(le)將(jiang)未(wei)知(zhi)電(dian)阻(zu)與(yu)已(yi)知(zhi)電(dian)阻(zu)進(jin)行(xing)比(bi)較(jiao)外(wai)
，惠(hui)斯(si)登(deng)電(dian)橋(qiao)在(zai)電(dian)子(zi)電(dian)路(lu)中(zhong)有(you)許(xu)多(duo)用(yong)途(tu)。惠(hui)斯(si)登(deng)電(dian)橋(qiao)電(dian)路(lu)其(qi)實(shi)就(jiu)是(shi)兩(liang)個(ge)簡(jian)單(dan)的(de)電(dian)阻(zu)串(chuan)並(bing)聯(lian)組(zu)合(he)，當(dang)連(lian)接(jie)在(zai)電(dian)壓(ya)源(yuan)和(he)接(jie)地(di)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)阻(zu)平(ping)衡(heng)時(shi)
，在(zai)這(zhe)兩(liang)個(ge)並(bing)聯(lian)支(zhi)路(lu)之(zhi)間(jian)就(jiu)會(hui)產(chan)生(sheng)零(ling)壓(ya)差(cha)。

 

惠斯登電橋電路具有兩個輸入端和兩個輸出端，由四個電阻構成，如圖3所suo示shi的de菱ling形xing結jie構gou。這zhe是shi惠hui斯si登deng電dian橋qiao的de典dian型xing畫hua法fa。與yu運yun放fang一yi起qi使shi用yong時shi，惠hui斯si登deng電dian橋qiao電dian路lu可ke用yong於yu測ce量liang和he放fang大da電dian阻zu的de微wei小xiao變bian化hua。與yu使shi用yong常chang規gui薄bo膜mo電dian阻zu相xiang比bi，超chao高gao精jing度du電dian阻zu的de使shi用yong可ke精jing確que地di將jiang電dian橋qiao平ping衡heng點dian接jie地di。所suo有you四si個ge電dian阻zu都dou各ge司si其qi職zhi
，所suo以yi其qi匹pi配pei和he穩wen定ding性xing對dui於yu電dian橋qiao平ping衡heng非fei常chang必bi要yao。

 

圖3：惠斯登電橋差分放大器。

 

平ping衡heng良liang好hao的de惠hui斯si登deng電dian橋qiao差cha分fen放fang大da器qi可ke用yong於yu電dian站zhan的de智zhi能neng電dian網wang電dian力li電dian路lu測ce量liang。它ta們men也ye用yong於yu太tai陽yang能neng轉zhuan換huan器qi，其qi中zhong轉zhuan換huan器qi的de效xiao率lv直zhi接jie取qu決jue於yu使shi用yong高gao穩wen定ding電dian阻zu的de電dian阻zu橋qiao的de平ping衡heng。

 

精密和低噪聲運放通常用於在傳感器信號（如溫度、壓力
、光線）進入ADCzhiqiantiaojiezhexiexinhao。zaizhezhongyingyongzhong，shurushitiaodianyaheshurudianyazaoshengzhelianggetedingdeyunfangcanshuduiyulianghaodexitongfenbianlvzhiguanzhongyao。chaogaojingdudianzudedishitiaohedizaoshengcanshushiqichengweichuanganqijiekouhefasongqidelixiangxuanze。

 

圖4：運放求和公式。

 

圖5：數模轉換器。

 

作為參考
，高精度電阻用於數模轉換器（DAC）輸入也可實現更好的結果。通過高精度匹配電阻傳遞的數字信號使模擬信號輸出的噪聲和失真更小。Bulk Metal Foil技術的噪聲等級為-40dB，使得這種電阻技術成為高端音頻ADC/DAC電路中參考和增益電阻的理想方案。低噪聲運放在航空電子設備、軍用和航天（AMS）RFI設備（包括陀螺儀

、GPS芯片組控製放大器和天線方向控製單元）中也非常關鍵。

 

本文轉載自電子技術設計。

 

 

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