作者：Microchip Technology Inc，Kevin Tretter
先进技能的出现使得集成电路的价格不断走低，越来越多的体系规划师挑选高精度运放。这些器材无需在出产期间或产品实践运用时对体系进行校准，简化了体系规划和/或出产进程。可是，就失调电压低的运放来说，今日的体系规划师有许多挑选。存在多种架构，包括运用非易失性存储器、激光微调、主动调零甚至片上校准电路。本文将说明这些不同架构的基本原理，并评论各自的优缺陷。
精细运放
开端评论各种运放架构之前，弄清楚术语“精细”运放的意义很重要。该术语一般与放大器的输入失调电压相关。望文生义，该规范是指放大器反相输入和同相输入之间的电压差。该差错电压从数微伏到数毫伏不等，首要取决于输入晶体管的匹配程度。“精细”放大器一般选用下面评论的架构之一，完结某种方式的输入失调校对。
在评论精细运放时，不只要考虑初始输入失调电压，还有必要考虑不同环境条件下该差错电压的改变。这些环境条件包括共模电压、作业电压、输出电压、温度甚至时刻的改变。关于不同运用，这些外部条件可确认最适合您的规划的放大器架构。
非易失性存储器（NVM）
第一种架构运用非易失性存储器。该办法运用非易失性EPROM熔丝，对放大器的输入失调电压进行校对。许多情况下，该进程在器材的终究测验期间在封装内完结，是一种供给具有低初始失调电压的放大器的低本钱办法。因为该微调是在封装后完结的，任何与封装相关的失调均得以纠正。该架构的另一个长处是不需求任何客户输入。由制作商对放大器进行微调，不需求客户做任何操作。可是， EPROM熔丝占用必定的硅面积。因而，就超小型封装来说， EPROM微调的器材存在必定程度的局限性。别的，和通用放大器相同，该架构将对环境条件比较灵敏，例如，温度及共模电压或作业电压的改变。
激光微调
另一种常用于进步运放精度的办法是激光微调。该进程运用激光来调整坐落硅片内的薄膜电阻的阻值。这种办法的精度相对高些，因为此微调进程是接连的（与EPROM 微调中的离散进程不同）。激光微调薄膜电阻的另一个长处是这些电阻在不同温度下固有的稳定性，然后进步了放大器在宽温度范围内的全体精度。
可是，激光微调不能在已封装的器材内完结，只能在晶圆级履行。将晶圆切割成单个裸片、将裸片放入封装以及将裸片的管脚与封装的引脚结合的进程均或许导致对晶圆发生机械应力，这将对器材的全体精度发生晦气影响。微调时，无法考虑此类与封装有关的改变，这些要素将增大放大器的差错。
同非易失性存储器熔丝相同，激光微调也是在出产时一次完结的，不能从头微调。因而，外部作业条件的改变将对放大器精度发生晦气影响。应缜密考虑不同外部条件（例如，温度和作业电压等）下放大器的失调差错，因为该行为或许直接影响整个规划的功用。
主动调零架构
主动调零架构是一种接连自校对架构，运用一个指零放大器来校对主放大器的失调电压。该架构完结了超低失调差错（例如，可比EPROM微调放大器低 100倍）和低失调漂移，并在供给杰出的电源按捺和共模按捺的一起消除 1/f噪声。该架构接连自校对输入失调电压，因而实质上对环境不灵敏。温度改变、器材老化以及作业电压或共模电压的改变对主动调零放大器精度的影响微乎其微。最终要说的是，自校对电路悉数包括在片内，因而无需客户输入。从体系级视点来看，器材的外观和功用就像一个规范运放，仅仅功用更杰出。图 1给出了一个主动调零运放的示例。
图1：MCP6V0X运放选用主动调零架构
尽管主动调零架构有这么多长处，但也有其缺陷。内部校对电路接连开关会发生开关噪声。该附加电路还导致给定带宽下的静态电流较高。最终，因为此类器材的超高精度，测验时刻或许相对较长，导致器材的制作本钱较高。
片内校准电路
Microchip的mCal技能还供给了另一种完结高精度运放的办法。该技能触及一个片上校准电路。与所评论的其他办法十分相似，该校准会得到十分低的初始失调电压。可是，与EPROM微调或激光微调放大器不同，该片上校准电路在上电时有用，或许根据外部校准引脚。这运用户可随意从头校准放大器。稍频频地从头校准放大器，可使放大器的精度对环境不太灵敏。
例如，假如客户十分介意温度漂移，那么他们可在每次温度改变 5度时经过从头校准器材最大程度地下降漂移差错。尽管该从头校准技能可明显下降放大器的温度漂移，可是需求用户切换放大器上的校准引脚发动校准程序。
今日的体系规划师在为其规划挑选运放时有许多挑选。大部分运用可从运用高精度运放获益，但关键是规划师要清楚放大器的底层架构。尽管本文所评论的一切办法均可供给具有低初始失调电压的放大器，可是放大器的精度因环境条件的不同而明显不同。运用接连自校对架构（例如主动调零放大器）或可以运用mCal从头校准的放大器供给了一种应对外部环境晦气影响的办法。表1 汇总了这四种不同架构。
表1：精细运放架构概述
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