放大器的發(fā)展趨勢(shì)

                     

    也許上面這張圖片最能反映放大器的工作，放大的同時(shí)帶來信號(hào)的失真和噪聲，反饋等技術(shù)的應(yīng)用最終有限度地解決了放大器的必然缺陷，人們對(duì)放大器的要求開始轉(zhuǎn)向其他方面。

    幾乎現(xiàn)階段每個(gè)完整的電子產(chǎn)品中都離不開放大器，而放大器性能的提高對(duì)電子產(chǎn)品的功能起著重要的決定作用。說不清是放大器的發(fā)展決定了電子產(chǎn)品的發(fā)展進(jìn)程還是電子產(chǎn)品的發(fā)展需求推動(dòng)了放大器的發(fā)展空間，從電子產(chǎn)品的發(fā)展需求和放大器的發(fā)展趨勢(shì)分析中我們或許可以尋找到答案。

    運(yùn)算放大器歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，從早期的真空管演變?yōu)楝F(xiàn)在的集成電路，根據(jù)不同的應(yīng)用需求主要分化出通用型、低電壓/低功耗型、高速型、高精度型四大類運(yùn)放產(chǎn)品。一般而言，高速運(yùn)放主要用于通信設(shè)備、視頻系統(tǒng)以及測(cè)試與測(cè)量?jī)x表等產(chǎn)品；低電壓/低功耗運(yùn)放主要面向手機(jī)、PDA等以電池供電的便攜式電子產(chǎn)品；高精度運(yùn)放主要針對(duì)測(cè)試測(cè)量?jī)x表、汽車電子以及工業(yè)控制系統(tǒng)等。通用運(yùn)算放大器應(yīng)用最廣，幾乎任何需要添加簡(jiǎn)單信號(hào)增益或信號(hào)調(diào)理功能的電子系統(tǒng)都可采用通用運(yùn)放。信息家電、手機(jī)、PDA、網(wǎng)絡(luò)等新興應(yīng)用的興起，為運(yùn)算放大器提供了活躍的舞臺(tái)，同時(shí)也對(duì)其提出新的技術(shù)要求。

     未來放大器市場(chǎng)增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力主要有三方面：其一，便攜式應(yīng)用的低功耗要求將推動(dòng)具有低操作電源電壓/電流的放大器增長(zhǎng)；其二，高分辨率應(yīng)用需要能降低噪聲和失真度的放大器；其三，由于性能和價(jià)格壓力持續(xù)上揚(yáng)，因此能夠集成其他功能的放大器前景樂觀。測(cè)試和測(cè)量、通信、醫(yī)療影像等領(lǐng)域的先進(jìn)應(yīng)用是提升放大器性能的主要驅(qū)動(dòng)力；DSL和消費(fèi)類視頻應(yīng)用是最大的市場(chǎng)，而且未來將繼續(xù)此趨勢(shì)。其中，DSL運(yùn)放的增長(zhǎng)點(diǎn)主要在于線路驅(qū)動(dòng)器。而整合了濾波、多路技術(shù)以及DC恢復(fù)等功能的消費(fèi)類視頻放大器也被看好。從應(yīng)用的角度講，不同的系統(tǒng)對(duì)運(yùn)放有不同要求，選擇合適的運(yùn)放對(duì)于系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。對(duì)于通信、高速測(cè)量?jī)x表及超聲波設(shè)備等高速應(yīng)用，交流特性極為重要。但對(duì)于低速的高精度系統(tǒng)，直流方面的特性則通常更為重要。衡量系統(tǒng)在交流特性方面的參數(shù)有信號(hào)帶寬、失真率、噪聲等；而衡量系統(tǒng)在直流特性方面的參數(shù)有輸入補(bǔ)償電壓、開環(huán)增益、輸入偏置電流及共模抑制比等。

通信和視頻應(yīng)用使高速運(yùn)放成為焦點(diǎn)

    高速運(yùn)放泛指頻寬高于50MHz的運(yùn)放，而現(xiàn)在為了與信號(hào)鏈后端組件(例如高速ADC或處理器)的需求相匹配，運(yùn)放的頻寬記錄已突破GHz。這主要源于后端組件的效能近年來顯著提升，因而位居信號(hào)鏈前端的運(yùn)放為了與后端組件相匹配，以避免拖累信號(hào)鏈的整體效能表現(xiàn)，于是開始向高速化發(fā)展，未來高速運(yùn)放可能躍升為主流運(yùn)放產(chǎn)品。總體而言，高速運(yùn)放主要應(yīng)用在xDSL調(diào)制解調(diào)器、機(jī)頂盒以及視頻系統(tǒng)中，或是擔(dān)任高速ADC的前級(jí)信號(hào)調(diào)整角色。這類運(yùn)放對(duì)于信噪比和失真度的要求最為嚴(yán)格，因此半導(dǎo)體廠商在設(shè)計(jì)這種運(yùn)放時(shí)，普遍采用差動(dòng)輸出的形式。

    與傳統(tǒng)采用“二入一出”架構(gòu)的運(yùn)放相比，“二進(jìn)二出”的差動(dòng)輸出由于同時(shí)輸出兩個(gè)反相的信號(hào)，因此系統(tǒng)工程師可以通過兩個(gè)信號(hào)的比較得知輸出信號(hào)在未受噪聲或失真影響前的波形，從而使設(shè)計(jì)工程師可以及時(shí)解決信號(hào)鏈上可能出現(xiàn)的問題。 

便攜式應(yīng)用催生低電壓/低功耗運(yùn)算放大器

    隨著手機(jī)、PMP等依賴電池供電的便攜式產(chǎn)品出現(xiàn)，強(qiáng)調(diào)低功耗、低電壓的運(yùn)放應(yīng)運(yùn)而生。一般定義下的低電壓運(yùn)放，指工作電壓低于2.5伏特，而所謂的低功耗運(yùn)放，通常指供電電流低于1mA。這類運(yùn)放大多用在音頻系統(tǒng)或是電壓比較電路、濾波器等不需要太高頻寬的應(yīng)用。此外，在測(cè)試、測(cè)量和醫(yī)療系統(tǒng)，工程師也希望在低功耗水平下獲得改進(jìn)的性能(例如，更高的帶寬、更快的轉(zhuǎn)換率和更低的失真度)，所以在這些領(lǐng)域低功耗運(yùn)放也有創(chuàng)新機(jī)會(huì)。

精密運(yùn)算放大器

    精密放大器最初設(shè)計(jì)用于測(cè)試和測(cè)量設(shè)備，隨著汽車和生產(chǎn)線上的性能監(jiān)視子系統(tǒng)的需要，具有低輸入偏移電壓和偏移電流以及低溫度系數(shù)和噪聲特征的精密放大器開始用于傳感器監(jiān)視。汽車OEM對(duì)性價(jià)比的要求甚于對(duì)使用的精度放大器的要求。這意味著芯片制造商不得不尋找出路，以使用僅僅