精密運算放大器一般指失調(diào)電壓低于1mV的運放并同時強調(diào)失調(diào)電壓隨溫度的變化漂移值要小于100?V。對于直流輸入信號，VOS和它的溫漂足夠小就行了，但對于交流輸入信號，我們還必須考慮運放的輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲，在很多應用情況下輸入電壓噪聲和輸入電流噪聲顯得更為重要一些。

傳統(tǒng)的低噪聲精密運放用雙極(Bipolar)技術來設計，隨著現(xiàn)有的很多產(chǎn)品采用電池供電，低功耗設計越來越重要，傳統(tǒng)的精密運放在功耗和軌對軌(rail to rail)輸出特性已不能滿足市場的需要，而且傳統(tǒng)的精密運放還有一個致命的缺點就是需要負電源供電，這在很多產(chǎn)品的系統(tǒng)設計中是不能容忍的。因而市場呼喚低功耗、低噪聲、高速大帶寬、軌對軌輸出特性的精密運放，于是CMOS設計技術成為首選，相關高精密運算放大器應運而生。

隨著DSP處理能力的提高和高速高精度ADC的發(fā)展，模擬信號鏈處理越來越向下述的系統(tǒng)結構靠近，如圖1所示。依靠強大的DSP處理器運算能力，DSP處理器將在數(shù)字域對信號進行處理，比如信號的濾波、調(diào)制與解調(diào)、算法處理等等，以前用硬件實現(xiàn)的功能大量使用軟件去代替，這種結構極大地節(jié)省了硬件成本，但是它對前級的運放提出了很高的要求。我們知道一個系統(tǒng)輸入級的噪聲性能往往決定了一個系統(tǒng)的設計成敗，若運放噪聲性能不好，DSP處理器功能再強大也不行。輸入級運算放大器成為這種信號處理結構中的關鍵點，只有高速、低功耗、低噪聲、大帶寬、高輸入阻抗、軌對軌輸出特性的精密運放才能勝任。 

 

圖1: 模擬信號鏈處理過程示意圖。

新型傳感器層出不窮，對大部分傳感器而言，其輸出信號主要在低頻端，而且信號幅度很小，比如應變壓力傳感器其輸出一般在5mV左右，熱電偶輸出信號幅度在2mV左右，應用中和它們接口的運算放大器必須是精密運放。CMOS技術設計的運算放大器和雙極技術相比，具有更大的失調(diào)電壓和大的低頻噪聲，為了達到傳感器系統(tǒng)設計需要的性能指標，CMOS設計技術需要在電路上進行特別的處理，比如自動調(diào)零(AutoZero)技術、相關雙采樣(CDS)技術、斬波(Chopping)穩(wěn)零技術等。

圣邦微電子在精密運算放大器產(chǎn)品方面首先推出的是SGM8922。該器件具有以下特性：①的的電壓噪聲；②軌對軌輸出；③3V~5.5V的供電范圍；④增益帶寬積為12.7MHz；⑤壓擺率為6.8V/?s；⑥最大0.9mV的VOS；⑦± 100mA的驅動能力，5V供電在100mA負載下，VOH可達4.73V，VOL為0.24V，超強輸出驅動能力的特點使SGM8922在很多應用上表現(xiàn)出色。比如它可以作為應變壓力傳感器的激勵源，電路如圖2所示。在此類傳感器的恒流激勵中，恒流源電流大小為小為，Vref為一個基準源，用戶可以用傳統(tǒng)的基準源IC即可產(chǎn)生，例如431等。

由于其出色的大驅動能力和軌對軌輸出特性，SGM8922還可以作為音頻偏解碼器的輸出級，它既是音頻編解碼器的DAC輸出濾波器，也是耳機驅動器。在5V 供電下，它可以達到接近2Vrms的輸出特性，用戶只用5V的系統(tǒng)電壓就可以了，而不必用傳統(tǒng)的4558，4558在使用12V電源電壓才能達到設計要求，使用SGM8922，用戶在電源上可以節(jié)省不少成本，使整機性價比得到提高。設計電路如圖3所示。

圣邦微電子推出的第二種高精密運算放大器是SGM855×系列產(chǎn)品。SGM855×系列產(chǎn)品著眼于模擬信號的精密調(diào)整，它具有以下特性：①在 2.7V~5.5V供電范圍內(nèi)，失調(diào)電壓低于1?V；②低于0.01?V/℃的溫度漂移；③具有低于1mA的靜態(tài)功耗；④PSSR高達130dB； ⑤5.0MHZ增益寬帶積；⑥在0HZ到10HZ 頻率范圍上，電壓噪聲低于1.6?Vp-p，電流噪聲低于。優(yōu)異的特性使它成為調(diào)整傳感器小幅輸出信號的理想選擇。

用SGM855×系列產(chǎn)品，可以完成多種多樣的設計，比如可以用它來完成一個高性能的儀表放大器設計，如圖4所示此種分立儀表放大器設計方案可以代替昂貴的集成式儀表放大器，系統(tǒng)性價比得到不少提升。

 

 

很多應用設計中需要使用可編程高精密運算放大器（PVGA），在信號鏈中對放大倍數(shù)進行動態(tài)調(diào)整，一般集成式PVGA價格非常高，而應用圣邦微電子 (SGMICRO)的SGM855×系列高精密運放和模擬開關，用戶可以很容易地完成可編程高精密運放設計，如圖5所示。CPU通過S0和S1兩個數(shù)字 I/O口可以很容易地實現(xiàn)增益的動態(tài)改變，從而達到系統(tǒng)可編程設計的目的。
 

圖5: 基于SGM855×系列高精密運放和模擬開關的可編程高精密運放設計。

SGM8922 著眼于大驅動能力，SGM855×著眼于模擬信號的高性能調(diào)整，它們兩個組成一個很好的搭配，用戶可以發(fā)揮自己的想象力，根據(jù)自己系統(tǒng)設計需要，完成各種各樣富有創(chuàng)意的設計。在電路設計和PCB設計上，為了得到更好的系統(tǒng)性能，我們必須注意系統(tǒng)電源的完整性設計和EMI/EMC完整性設計，在和ADC接口設計上，還需加入一個RC濾波器，關于這方面的內(nèi)容，在此就不多談了，讀者可以參考相關文獻資料。

在將來隨著各種新型傳感器的推出，人們對電子設備性能要求越來越高，大量自動化設備投入使用，低失調(diào)、低噪聲的高精密放大器將會在醫(yī)療電子、測量儀表、汽車電子、工業(yè)自動化設備等領域大顯身手。高精密運算放大器的性能指標將與時俱進，向著更低電壓電流噪聲更低的失調(diào)電壓、更低的失調(diào)電壓溫漂、更大帶寬、更小功耗、更高電壓方向不斷創(chuàng)新，產(chǎn)品不斷推陳出新，滿足客戶不斷提高的設計需求。