如何选择高精度运算放大器

目前全球运算放大器厂商包括，德州仪器、亚德诺、凌力尔特、美信、意法半导体、圣邦微电子、思瑞浦、润石等等，看起来品牌众多，每家的型号也都成千上百，今天我们主要以高精度这个维度，来看看这个地球上最强的运算放大器。

结合实际在工业领域应用的一些基本要求，我们提出四个筛选条件:

1. 供电电压: 36V 2. 增益带宽积(GBW): 5MHz 3. Offset Voltage 10uV VOS (max) 4. 2通道(2通道是最通用的选择)

5MHz GBW基本是工业应用中采样电压、电流(逆变器、变频器、伺服控制器、电梯控制器等应用)对增益带宽积的一个比较普遍的要求，10uV的VOS则是对高精度的一个要求。

首先我们在ADI官网检索(检索条件：2通道，5MHz GBW，10uV VOS， 36V供电)，可以看到ADI(因为凌力尔特、美信均已经被ADI收购，这里在ADI官网实际检索的是亚德诺、美信、凌力尔特三家所有符合筛选要求的运算放大器)，从筛选结果来看，在该条件下也仅有MAX44246这一颗器件符合要求。

接下来再基于这个检索条件(2通道，5MHz GBW，10uV VOS， 36V供电)在TI官网检索，可以看到对于全球模拟半导体龙头德州仪器在该条件下仅有OPA2182和OPA2189这两颗器件符合要求。

此外，我们再来看国内两家模拟半导体圣邦微和思瑞浦，从圣邦微官网同样以此筛选条件，可以找到SGM8249-2可以符合要求，但从思瑞浦官网以此筛选条件(5MHz GBW，10uV VOS， 36V供电)是找不到对应物料，这里我们适当的放宽了条件，找到一颗最接近的物料TPA1882(12MHz GBW，15uV VOS， 36V供电)。 如此，对于全球模拟龙头TI、ADI以及国内模拟龙头圣邦微和思瑞浦，共有5颗器件符合要求，下图给出了这5颗器件的一个基本参数对比，接下来我们从直流精度、共模电压范围、CMRR/PSRR、环路稳定性这四个方面去详细对比下。

1.直流精度(VOS，Offset Drift)

从直流精度的角度来看，国际模拟半导体龙头TI、ADI还是有比较强的优势，相比之下国内的圣邦微当前最高水准只能做到10uV的offset voltage以及12nV/℃的offset drift;思瑞浦的差距则更为明显，只能做到15uV的offset voltage以及50nV/℃的offset drift。

2.共模输入电压范围

输入共模电压会影响运算放大器的应用场景，对比下来ADI/SGM/3PEAK的输入共模电压到上轨的电压距离都是1.5V，而TI的OPA2182以及OPA2189的输入共模电压到上轨的电压距离是2.5V。

3.CMRR/PSRR

CMRR和PSRR值国内的两家模拟半导体圣邦微和思瑞浦跟TI/ADI有略微的差距，这个具体影响可以参考之前提到的关于CMRR的文章。

4.环路稳定性

关于环路稳定性基础部分，可以先阅读之前写运算放大器环路稳定性的文章。《全新视角带你深入理解运放的环路稳定性》

MAX44246：ADI的这颗料并没有给出phase对应的曲线，但从图中红色圈出来的部分可以明显看到，该器件也是内部做了零点补偿。

OPA2182: TI的这颗料的开环增益曲线看起来非常完美，开环增益完全单调线性，对应的phase曲线平坦区域较大，可以保证宽频范围内的相位线性度。

OPA2189: TI的这颗为了提高0dB带宽(GBW)性能，在100kHz频率处进行了零点补偿，但其补偿带来的相位特性变差，这会导致在100kHz~1MHz频率范围内出现较严重的线性失真。

TPA1882: 思瑞浦的规格书中开环增益曲线的图非常不清楚，略显不专业，和TI、ADI、SGM在对待规格书严谨的态度上还是存在差距，从这模糊的开环增益曲线中也可以明显看出在100kHz处进行了零点补偿。

SGM8249-2: 从圣邦微的开环增益曲线中也可以明显看出，在50kHz处进行零点补偿，从而获得更高的0dB处的带宽(8MHz)。

从上面5颗物料的开环增益曲线来看，相位裕度圣邦微略显差距，但只有OPA2182是单极点器件，是没有经过零点补偿的，我们之前讨论过，没有经过零点补偿的运算放大器的环路稳定性对多频率分量信号处理更好，其群延时特性比较好。

整体来看，作为工程师的我，考虑36V供电、GBW需要5MHz的情况下，选一颗高精度的器件：

首先，会优选OPA2182，这是唯一一颗单极点器件，其环路稳定性比较好，后续调试不需要过多的进行外部补偿，同时其offset、CMRR、PSRR也都不错，如果再这些基础上需要更大的带宽需求，则可以考虑OPA2189.

其次，会选择MAX44246，拥有最低的温漂(1nV/℃)，且输入共模电压范围也相对比较宽，可以支持更多场景而不受限于供电电压，此外在环路稳定性、CMRR、PSRR等性能上也都不错。

再则，会选择SGM8249-2，虽然相比OPA2182、MAX44246各方面均存在一些差距，但作为国产器件，其综合性能还比较平均，可以算是国产中36V高精度运算放大器中的代表器件。

最后，对于TP1882，其本身在精度上(offset voltage, offset drift)相对其他四颗都存在差距，且其环路特性也不是非常清晰，不建议使用。