一些理想的運(yùn)算放大器配置通常假設(shè)反饋電阻具有完美的匹配特性，而實(shí)際情況是電阻的非理想因素會(huì)影響各種電路參數(shù)如共模抑制比，諧波失真和穩(wěn)定性。

一個(gè)運(yùn)算放大器是直流耦合高增益電子電壓放大設(shè)備，通常具有差分輸入和單端輸出。在該配置里，運(yùn)算放大器產(chǎn)生了一個(gè)輸出電位(相對(duì)于電路接地)，遠(yuǎn)大于輸入終端間的電位差。

精密放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的實(shí)際表現(xiàn)并不能達(dá)到理想值的水準(zhǔn)，因?yàn)殡娮釉骷⒎瞧湟?guī)格書上所描述的那么完美。經(jīng)過匹配的網(wǎng)絡(luò)電阻的精確度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未匹配的分立電阻，保證電阻性能如規(guī)格書上描述那樣充分適用于精密集成電路。

在電源方案單片集成電路的設(shè)計(jì)中，我們通常的做法是盡可能準(zhǔn)確匹配內(nèi)部元器件。例如，運(yùn)算放大器的輸入晶體管需要精確匹配來提供低補(bǔ)償電壓。如果我們一定要在運(yùn)算放大器中使用分立晶體管，我們需要將補(bǔ)償電壓控制在30mV或以上。這還需要準(zhǔn)確匹配片內(nèi)電阻。

圖一

反向運(yùn)算放大器配置

集成差分放大器充分利用了精密片內(nèi)電阻的匹配和激光調(diào)阻技術(shù)。這些集成器件的極佳共模抑制表現(xiàn)取決于精心設(shè)計(jì)的集成電路的準(zhǔn)確匹配和溫度跟蹤。

最終的跟蹤增益通過使用密封封裝的配對(duì)(1:1比例)電阻來實(shí)現(xiàn)。這些超精密電阻的溫飄在熱端或冷端僅0.05ppm/℃，兩相鄰電阻的跟蹤溫飄低于0.1ppm/℃。為了實(shí)現(xiàn)最佳的跟蹤參數(shù)，必須使用具有極低絕對(duì)溫飄(超精密電阻的一大特性)的電阻，可以避免溫度差造成的阻值漂移。

多種差分電路的性能都取決于匹配電阻的性能。任何的不匹配都會(huì)造成共模誤差。共模抑制比是這種電路的一個(gè)重要衡量標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗淼氖怯卸嗌偃哂喙材Ｐ盘?hào)將在輸出端出現(xiàn)。電路中的共模抑制比可以通過以下公式得到：

CMRR=1/2(G+1)/Δ R/R (其中 G = 增益 [放大系數(shù)], R = 阻值 [歐姆])

在差分放大器中使用高匹配度的精密電阻是至關(guān)重要的，特別是在一些精密的醫(yī)療設(shè)備中，如電子掃描顯微鏡，血細(xì)胞計(jì)數(shù)儀和體內(nèi)診斷探針。

圖 2

差分放大器

惠斯通電橋(或單臂電橋)電路應(yīng)用非常廣泛，如今在現(xiàn)代運(yùn)算放大器中，我們可以將惠斯通電橋電路與各種傳感器連接。不同于將一個(gè)未知阻值與已知阻值相比，惠斯通電橋在電路中有很多用法?；菟雇姌螂娐肪褪窃陔娫炊撕徒拥亻g兩個(gè)簡(jiǎn)單的電阻串并聯(lián)，當(dāng)電橋達(dá)到平衡時(shí)兩個(gè)并聯(lián)分路間產(chǎn)生零壓差。

惠斯通電橋有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，包括如圖中四個(gè)排列如鉆石形狀的電阻。這是典型的惠斯通橋的畫法。當(dāng)與運(yùn)算放大器一起使用時(shí)，惠斯通橋可用于測(cè)量和放大阻值的輕微變化。使用超精密電阻令電橋平衡比使用常規(guī)的薄膜電阻要精確的多。因?yàn)樗膫€(gè)電阻都是主動(dòng)的，它們的匹配和穩(wěn)定性對(duì)于電橋平衡起著至關(guān)重要的作用。

圖3

惠斯通電橋差分放大器

平衡后的惠斯通電橋差分放大器可用于發(fā)電廠智能電網(wǎng)的測(cè)量。也可用于太陽能轉(zhuǎn)換器，它的工作效率直接取決于使用高穩(wěn)定性電阻的電橋平衡性。

精密低噪的運(yùn)算放大器通常用于一個(gè)信號(hào)從傳感器(如溫度、壓力、光)發(fā)出，且在進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換器之前。該情況下，放大器的兩個(gè)參數(shù)對(duì)于好的系統(tǒng)分辨率起著決定性作用：輸入補(bǔ)償電壓和輸入電壓噪聲。超精密電阻具有低補(bǔ)償和低噪聲的特性，使得設(shè)備成為理想的傳感器接口和傳訊器。

圖4

運(yùn)算放大器求和公式:

運(yùn)算放大器求和

圖五

數(shù)模轉(zhuǎn)換器

超精密電阻也非常適用于數(shù)模轉(zhuǎn)換器的輸入端。數(shù)字信號(hào)通過匹配的超精密電阻制造更低的噪聲，減少輸出模擬信號(hào)的失真。金屬箔技術(shù)的噪聲水平為-40dB，使得箔技術(shù)電阻成為高端音頻模數(shù)轉(zhuǎn)換和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路中參照電阻和增益電阻的理想選擇。低噪運(yùn)算放大器在航空電子、軍工、宇航領(lǐng)域的射頻干擾設(shè)備中起著決定性作用，包括陀螺儀、GPS芯片控制放大器和天線定向控制單元。