雙通道或四通道運(yùn)放封裝，究竟有多匹配？

翻譯: TI信號(hào)鏈工程師 Michael Huang (黃翔)

有些電路受益于兩個(gè)或兩個(gè)以上運(yùn)放特性的緊密匹配，所以，在一個(gè)雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放的封裝下，他們特性究竟有多匹配？

在我們precision amplifier E2E forum里最常見(jiàn)的需求就是匹配的失調(diào)電壓和失調(diào)電壓溫漂。例如，如果您在搭建一個(gè)儀表放大器，匹配的運(yùn)放失調(diào)電壓能產(chǎn)生一個(gè)接近0的失調(diào)。但是實(shí)際情況呢? 我們先看Figure1的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

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每個(gè)運(yùn)放都有十分匹配的輸入晶體管對(duì)，以此實(shí)現(xiàn)放大器的低失調(diào)電壓。我們盡可能匹配好這對(duì)晶體管（其他成對(duì)的原件也是一樣）。圖中所示的四部分交叉連接是最基本的技術(shù)——每個(gè)晶體管被分成兩部分，A和A’，B和B’，并使得兩個(gè)晶體管的幾何中心是同一點(diǎn)?，F(xiàn)在我們使用更精細(xì)的方法來(lái)混合布局晶體管。術(shù)語(yǔ)中稱這些方法為共質(zhì)心（Common centroid）。

所以，這就是關(guān)鍵。我們精心的匹配在IC一側(cè)的兩個(gè)同中心的輸入級(jí)晶體管，殘留下的就是隨機(jī)不匹配。是否IC另一側(cè)的兩個(gè)晶體管會(huì)有同樣的隨機(jī)失配呢？答案是否定的?；蛟S有其他的因素導(dǎo)致失調(diào)特性的匹配，但我們努力排除所有的系統(tǒng)失調(diào)來(lái)源，所以余下的失配都很可能是隨機(jī)的。抱歉，但是失調(diào)電壓確實(shí)不太可能十分匹配。下圖顯示了我們?nèi)绾卧赿atasheet里說(shuō)明這些參數(shù)的：

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所以，即使在雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放的封裝下，取決于內(nèi)部元件匹配的這些參數(shù)也不可能比單運(yùn)放芯片之間匹配得更好。例如：

失調(diào)電壓 — 取決于晶體管對(duì)的匹配

失調(diào)電壓溫漂 — 取決于晶體管對(duì)的匹配

雙極結(jié)型晶體管放大器的輸入失調(diào)電流 — 取決于晶體管β值的匹配

一些取決于內(nèi)部元件基本特性的參數(shù)，雙通道運(yùn)放或四通道運(yùn)放比單通道單運(yùn)放更匹配，例如：

增益帶寬積——取決于絕對(duì)電容值和電流

壓擺率——取決于絕對(duì)電容值和電流

無(wú)輸入偏置電流消除的雙極節(jié)型晶體管運(yùn)放的輸入偏置電流

老前輩可能還記得早期雙通道運(yùn)放就規(guī)定值的百分比來(lái)看，也傾向于更加匹配。但這些老片子的性能充其量都很有限。他們是非常簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)，缺少了現(xiàn)已普遍關(guān)注的內(nèi)部元件的匹配，對(duì)稱的設(shè)計(jì)和IC的布局。