高压与工艺的追赶，高速运算放大器

运算放大器虽然类型有很多种，通用型集成运算放大器、高速型集成运算放大器、高压型集成运算放大器、功率型集成运算放大器等等，但说到底它的主要作用就是放大信号。一个理想状态的运算放大器，应该具备无限大的输入阻抗、无限趋近于零的输出阻抗、无限大的开回路增益、无限大的频宽。
 
高速运算放大器指其增益带宽积和转换效率都很高的运算放大器，一般带宽会大于50MHz。因为在某些特殊应用里需要快速的A/D、D/A转换，这种时候就会需要运算放大器，这类运算放大器的转换速率SR很高，同时单位增益带宽BWG也必须要高。高速运放领域，无疑是欧美大厂引领着行业潮流，国产的高速运放虽然在高压领域还无法对抗国际大厂，但在低压应用上性能已经大大提升。
 
ADI高速运算放大器
 
目前市场最畅销的运算放大器应该属ADI无疑，无论是宽带宽、高压摆率还是低失真，ADI的高速运算放大器都是可以作为行业标杆来对照的。对比一下ADI的高速运算放大器系列，可以看到在一些新出的高速运算放大器上ADI做了新的引脚排列。这种新的引脚排列被称为“专用反馈”引脚。主要是用来突破传统的SOIC引脚排列随着速度不断提升而出现的局限性。
 
这种引脚的改变，能提升二次谐波失真性能，同时有助于实现非常紧凑的布局，所需电路板面积更少。它还能减小寄生效应以改善高速性能，并能简化布局，改善信号布线。虽然说这种改动不是称得上突破性的大改变，但一个个这种微小的创新改善了器件的整体性能。

 

（图源：ADI）

LTC622x系列并不是ADI最大增益带宽的高速运放，但绝对称得上是最全面的高速运放，而且电压覆盖很广，灵活度很高。LTC622x系列增益带宽乘积为890MHz，已经是较高的增益带宽水平，转换速率同样达到500V/μs。在信号速度超过2MHz的应用中，器件能达到优于－100dB的低失真性能，而且电压噪声处于0.88nV/√Hz这种远超行业标准的水准。对于高动态范围应用的器件，兼具低失调、低失调漂移、高增益和高 CMRR的高速运算放大器肯定是第一选择，诸如A/D转换器、光学电子器件，滤波器等等。
 
TI高速运算放大器
 
TI的高速运算放大器增益带宽能覆盖50MHz至8GHz，在带宽、精度、噪声、速率的结合上也是很突出的存在，在仪器仪表、电信、实验室和医疗系统领域的高性能数据采集系统中有很广泛的应用。

 

（图源：TI）

LMH670x系列是TI运算放大器里带宽和失真结合得尤其出色的系列，专为要求极高信号保真度的宽动态范围系统设计。LMH670x得益于TI的电流反馈架构和VIP10互补双极工艺，在无需外部补偿的情况下能以超常的速度提供单位增益稳定性。
 
其720MHz的带宽，－67dBc的低互调失真， 1.83nV/√Hz的电压噪声水平，是高速闪存A/D和D/A转换器极为理想的选择。器件的转换效率超出行业标准，高达3100V/μs。另外，器件能提供额外的抗辐射保护。
 
圣邦微高速运算放大器
 
说到国产的高速运放替代，那不得不提圣邦微的高速运放器件，作为国内高性能模拟器件厂商，圣邦微在高速运算放大器上的实力相当强劲。目前，圣邦微的高速运放SGM806x系列可以做到最高带宽500MHz，并且该系列压摆率在420V/μs。

 

（图源：圣邦微）

500MHz的高带宽下，系列有着0.1dB的增益平坦度，加之其极高的转换速率，性能绝对称得上优异。SGM806x系列提供宽输入共模电压范围和轨对轨输出摆幅，快速的稳定时间和低失真使该运算放大器适用于高速ADC/DAC。值得一提的是，在关机模式下，SGM806x系列的电源电流为75μA，正常工作模式下，电流也不超过8.2mA，功耗极低。
 
圣邦微的高速运放在国内基站、电机驱动、光电二极管前置放大器等市场有着很广泛的应用，在低压应用领域，可以说是完全媲美欧美厂商。
 
小结
 
从整体看来，ADI、TI这类国际老牌的高速运放会更成熟些，国产高速运放受限于工艺，主要是双极性工艺，使得产品性能受限，但在多年的努力下，也已经初具规模，在低压领域已经没有太大问题。