双通道或四通道运放封装，究竟有多匹配？

翻译: TI信号链工程师 Michael Huang (黄翔)

有些电路受益于两个或两个以上运放特性的紧密匹配，所以，在一个双通道运放或四通道运放的封装下，他们特性究竟有多匹配？

在我们precision amplifier E2E forum里最常见的需求就是匹配的失调电压和失调电压温漂。例如，如果您在搭建一个仪表放大器，匹配的运放失调电压能产生一个接近0的失调。但是实际情况呢? 我们先看Figure1的芯片内部结构。

 

 

每个运放都有十分匹配的输入晶体管对，以此实现放大器的低失调电压。我们尽可能匹配好这对晶体管（其他成对的原件也是一样）。图中所示的四部分交叉连接是最基本的技术——每个晶体管被分成两部分，A和A’，B和B’，并使得两个晶体管的几何中心是同一点。现在我们使用更精细的方法来混合布局晶体管。术语中称这些方法为共质心（Common centroid）。

所以，这就是关键。我们精心的匹配在IC一侧的两个同中心的输入级晶体管，残留下的就是随机不匹配。是否IC另一侧的两个晶体管会有同样的随机失配呢？答案是否定的。或许有其他的因素导致失调特性的匹配，但我们努力排除所有的系统失调来源，所以余下的失配都很可能是随机的。抱歉，但是失调电压确实不太可能十分匹配。下图显示了我们如何在datasheet里说明这些参数的：

 

 

所以，即使在双通道运放或四通道运放的封装下，取决于内部元件匹配的这些参数也不可能比单运放芯片之间匹配得更好。例如：

失调电压 — 取决于晶体管对的匹配

失调电压温漂 — 取决于晶体管对的匹配

双极结型晶体管放大器的输入失调电流 — 取决于晶体管β值的匹配

一些取决于内部元件基本特性的参数，双通道运放或四通道运放比单通道单运放更匹配，例如：

增益带宽积——取决于绝对电容值和电流

压摆率——取决于绝对电容值和电流

无输入偏置电流消除的双极节型晶体管运放的输入偏置电流

老前辈可能还记得早期双通道运放就规定值的百分比来看，也倾向于更加匹配。但这些老片子的性能充其量都很有限。他们是非常简单的设计，缺少了现已普遍关注的内部元件的匹配，对称的设计和IC的布局。