运算放大器：单通道，双通道抑或四通道(下)

　　(接上期)

　　好的例子

　　当通道间具有非常复杂的交互时，使用双通道运放的匹配特征何时才有意义呢?有两种常见的应用可以考虑;自己构建三路运放仪表放大器，并对关键应用进行相位补偿。图6是经典的三路运放仪表放大器内部结构图。

　　对于这种应用，一般人会使用四通道运放。但请注意，A1和A2工作时的噪声增益可能是5、10或更高。这意味着输入失调电压和输入电压噪声很重要。A3有不同的要求，因此需要使用不同类型的运放[7]。A3通常工作在很低的增益下，而且以仪表放大器总输入为参考的输入噪声将被第一级电路的增益所除，因此重要性低得多。最后，第三个运放的负载一般会比前两个高。

　　输入部分的失调电压取决于A1和A2的Vos。市场上能够保证两个部分之间完全匹配的双通道运放不多。即使不能保证完全匹配，两个运放也存在一定程度的匹配。例如，AD8599数据手册上的最大delta Vos是2.2µV/℃，虽然手册上没有说明匹配性能，但对100个器件的随机抽样表明，最大差值不超过1µV/℃。考虑最坏情况的设计应使用数据手册上的最大Vos，然后由单片匹配提供额外的余量，从而实现可靠的设计。仪表放大器的最重要参数之一是共模抑制比(CMRR)。Pallás-Areny[8]表明，A1和A2的CMRR匹配可提高总的CMRR，这是输入级使用单片双通道器件的主要原因。

　　A1和A2的负载比较轻，但A3的负载很重，因此从电气和热性能上看，单片双通道和单通道器件会更好。另外，从布线的角度考虑，这种应用也倾向于使用单片双通道和单通道器件。顺便提一下，输出部分的直流和交流CMRR很大程度上取决于电阻匹配和寄生电容匹配，这是经常被忽视的一个因素。随着多年来半导体制造技术的改进，采用激光微调薄膜电阻的单片差动放大器，如AD8271，可以比分立运放和4个0.1%电阻的成本更低，而且具有更好的性能[9]。根据所需的CMRR与频率关系、PCB尺寸、整体精度以及总的供电电流，完整的单片式仪表放大器(如AD8226[10 ])将是最佳选择。

　　电力线监控

　　对于单极点系统，众所周知，当幅度减少3dB时相移是45度。另外一条有用的经验就是，当频率在角频率之上10倍频或角频率之下10倍频时，相位将分别偏离零度或偏离90度的5.71度(如表1)。

　　值得注意的是，即使是在低于角频率100倍的频率处，相移仍大于0.5度，并且幅度比设想的要稍低一些。

　　对于在幅度和相位方面需要特别高精度的系统，比如电力线监控应用，可以使用一个运放部分的交流特性补偿另一个运放部分的相位响应。基本概念如图7所示，普通单极点系统(标示为未补偿) 和图7系统(标示为已补偿)的相位响应如图8所示。图中没有提及什么数学关系，欲想了解更多细节，请阅读参考文献[11-13]。