原创 放大器结构类型

JFET的偏置电流与流入器件的电流没有关系，所以即使宽带JFET放大器也可以有非常低的偏置电流－几十皮安（微微安）的值是很平常的。而AD549在室温下有低于60fA（每三微秒一个电子）的可保证的偏置电流。

    这样，我们就应设法在运算放大器的失调电压、失调漂移、偏置电流、偏置电流随温度的变化以及噪声之间折衷选择，而不同的结构可以优化不同的特性。下表把三种最普通的运放结构作了比较，我们还应该注意一种新型的AD705所代表的运放，它使用的是双极型超β输入晶体管，它兼备了低失调电压和低偏置电流及其漂移的特性。

       运算放大器输入级的特性

常用OP类型：

双极型：OP07、LM324

JFET：OPA132

CMOS：OPA348、LMC660、LMV774

放大器设计对噪声性能的影响

噪声性能是放大器设计的一个考虑因素，三种常见的低噪声放大器分别为：双极型、JFET输入和CMOS输入。尽管每种设计都能提供低噪声特性，但其性能不同。

双极型放大器

双极型放大器是低噪声放大器中最常见的选择。低噪声、双极型放大器，如MAX410，可提供极低的输入电压噪声密度(1.8nV/)和相对较高的输入电流噪声密度(1.2pA/)。该类放大器的单位增益带宽的典型值小于30MHz。

为确保从双极型运算放大器获得低电压噪声，IC设计人员会在输入级设置较高的集电极电流。这是因为电压噪声与输入级集电极电流的平方根成反比；然而，运算放大器电流噪声与输入级集电极电流的平方根成正比。因此，外部反馈和源阻抗必须尽可能低，以获得较好的噪声性能。输入偏置电流与输入集电极电流成正比，因此必须使源阻抗尽可能低，以便降低偏置电流产生的失调电压。

双极型放大器的电压噪声通常在其等效源阻抗小于200Ω时占主导地位。较大的输入偏置电流以及相对较大的电流噪声使双极型放大器非常适合源阻抗较低的应用。

JFET输入放大器

与双极型设计相比，JFET输入低噪声放大器具有超低输入电流噪声密度(0.5fA/)，但输入电压噪声密度相对较大(大于10nV/)，JFET设计允许单电源工作。1pA的输入偏置电流使JFET放大器非常适合高阻抗信号源应用。但是，由于JFET放大器的电压噪声较大，在源阻抗较低的应用中，它通常不是设计工程师的首选。

CMOS输入放大器

新型CMOS输入低噪声放大器能够提供与双极型设计相当的电压噪声指标。CMOS输入放大器的电流噪声与最好的JFET输入设计相当，甚至优于JFET输入放大器。例如，MAX4475具有低输入电压噪声密度(4.5nV/)和低输入电流噪声密度(0.5fA/)，单电源供电时可提供超低失真(0.0002% THD+N)。这些特性使得CMOS输入放大器成为低失真、低噪声应用(如音频前置放大器)的最佳选择。另外，CMOS输入放大器允许非常低的输入偏置电流、低失调电压和非常高的输入阻抗，能够满足源阻抗较高的信号调理。

表1. 放大器设计中的典型噪声规格

INPUT STAGE	VOLTAGE NOISE	CURRENT NOISE	INPUT BIAS CURRENT	OVERALL PERFORMANCE
Bipolar	1.8nV/	1.2pA/	80nA	Good
JFET	>10nV/	0.5fA/	>1pA	Better
CMOS	4.5nV/	0.5fA/	1pA	Best