运算放大器：单通道，双通道抑或四通道

能会有影响。

　　图3是一个很好的双通道运放版图。输入级非常靠近裸片中心，因此机械应力梯度最小。从一个输出级到另一个输入级的距离要大于另一种版图。从输出级到两个输入级的等温线近似等距的并行线，因此交叉耦合输入级四通道运放的抑制能力很强。这种版图的主要缺点是，输出B必须跨越两个输入级才能到达输出焊盘。从输出金属化到同相输入金属化的任何电容都将导致正反馈。这对几年前的单层金属化(SLM)工艺来说问题比较麻烦，不过通过这些运放的低增益带宽已经有所改善。这种版图具有良好的散热性能，但是，在规划同一产品系列中的四通道版本时又会遇到问题。 双通道版图还有另外一种选择，如图4。

        在一个产品系列中要规划四通道产品时可以采用这种版图，因为这种版图可以被复制，再经垂直翻转就能快速生成四通道版图。输入和输出相当靠近正确的封装引脚。四通道运放的标准引脚输出如图5所示。

　　这种版图存在几个微妙的问题：(1)输入级不在裸片中心，而裸片中心是最低的机械应力梯度点，具有最小的失调电压;(2)从输出级到输入级的距离不够远;(3)从一个输出级到另外一个输入级的热波将使等温线变成曲线，因而无法被交叉耦合的输入对完全抑制，并造成从一个通道至另一个通道的串扰。

　　这些问题使设计师处于两难境地：对双通道运放来说最优的版图对四通道运放而言不是最优的。每个单通道、双通道或四通道运放的单个版图可以从头开始设计，但考虑到上市时间和开发成本，标准设计过程是要尽可能多地重复利用某个设计。当某个产品系列中只需要单通道或双通道运放时，双通道的版图通常是最优的。有趣的是，将图3进行水平翻转可以得到同样的四通道版图，因此与版图设计合理的双通道或单通道运放相比，四通道运放性能指标会较差。

　　几年前，有个制造商做出了指标非常好的四通道运放。秘诀是使用了一个特殊的引脚框，可接受两个双裸片，即混合器件或多芯片模块(MCM)。这种产品需要在内部完成装配，或与外部装配工厂进行紧密合作。最终的良品率近似等于各个裸片良品率的乘积。例如，如果裸片良品率是99%，那么最终良品率将是0.99×0.99 = 98.01%，这是完全可以接受的。另一方面，如果裸片良品率为90%，对于规格要求很严的器件来说这是很有可能的，那么总的良品率将是0.9×0.9 = 81%。

　　2009年12月曾有人展开过一项研究，通过五家半导体公司的网站统计单通道、双通道和四通道产品种类的 数量。调研结果如下：

　　单通道： 598，占 39.7%

　　双通道： 556，占37%

　　四通道： 350，占 23.3%

　　这里包括了大批量应用运放、音频放大器、高速、带有或不带有关断引脚的器件(算作两种)以及单位增益稳定和非完全补偿器件，在精密应用领域，如低失调电压或低噪声，总数会向单通道和双通道倾斜。

       好的例子

　　当通道间具有非常复杂的交互时，使用双通道运放的匹配特征何时才有意义呢?有两种常见的应用可以考虑;自己构建三路运放仪表放大器，并对关键应用进行相位补偿。图6是经典的三路运放仪表放大器内部结构图。

　　对于这种应用，一般人会使用四通道运放。但请注意，A1和A2工作时的噪声增益可能是5、10或更高。这意味着输入失调电压和输入电压噪声很重要。A3有不同的要求，因此需要使用不同类型的运放[7]。A3通常工作在很低的增益下，而且以仪表放大器总输入为参考的输入噪声将被第一级电路的增益所除，因此重要性低得多。最后，第三个运放的负载一般会比前两个高。

　　输入部分的失调电压取决于A1和A2的Vos。市场上能够保证两个部分之间完全匹配的双通道运放不多。即使不能保证完全匹配，两个运放也存在一定程度的匹配。例如，AD8599数据手册上的最大delta Vos是2.2µV/℃，虽然手册上没有说明匹配性能，但对100个器件的随机抽样表明，最大差值不超过1µV/℃。考虑最坏情况的设计应使用数据手册上的最大Vos，然后由单片匹配提供额外的余量，从而实现可靠的设计。仪表放大器的最重要参数之一是共模抑制比(CMRR)。Pallás-Areny[8]表明，A1和A2的CMRR匹配可提高总的CMRR，这是输入级使用单片双通道器件的主要原因。

A1和A2的负载比较轻，但A3的负载很重，因此从电气和热性能上看，单片双通道和单通道器件会更好。另外，从布线的角度考虑，这种应用也倾向于使用单片双通道和单通道器件。顺便提一下，输出部分的直流和交流CMRR很大程度上取决于电阻匹配和寄生电容匹配，这是经常被忽视的一个因素。随着多年来半导体制造技术