匹配电阻帮助提高放大器性能-电子技术方案

将操作放大器与分立式设备相结合，可形成多种有用电路。在选择这些外部设备时，要像选择放大器本身一样小心。电阻匹配（尤其是随温度变化的匹配）和共模电压范围都是重要的性能规格，这将决定系统精确度和在工厂或现场需要多少校准工作才能实现所需的系统精确度。电阻阵列最适合这些应用，比如LT54004电阻阵列等新产品精度极佳。

操作放大器是模拟设计师广泛使用的设备，可用于提取、调整、转换、缓冲、合并、过滤和调节现实世界的信号。对于需要高精度、高稳定性的应用，设计师需要仔细考虑输入功能规格，如电压、噪声和带宽，并选择操作放大器，以实现必要的性能。由于误差往往积累，在选择数据转换器、电压基准等放大器后的其他设备时，应特别注意。虽然这一点非常重要，但设计师仍然需要小心，不能忽视放大器及其周围设备的精度，特别是电阻。

电阻匹配对系统精度的影响

图中的电路由四个电阻器和一个操作放大器组成传统的差分放大器（见图1）。输出电压由电阻的比率决定：

图：传统的差分放大器。

从以上公式可以看出，电阻匹配比绝对精度对于决定放大器电路性能更为重要。如果R1和R如果20%变化，增益将保持不变。若一个电阻相对于另一个电阻变化，则R1与R2的比率会发生变化，导致增益发生变化。在其他常用的比例电路中，如精密分压器、精密增益级和桥式电路。在以下讨论中，将讨论电阻失配对性能的影响：精确分离电阻、传统匹配电阻阵列和最新精确匹配膜电阻系列LT5400.

在上图所示的差分放大器等高精度应用中，需要比标准电阻高1%的电阻。让我们从精确度高10倍（即0.1%)开始考虑电阻器。在室温下，每个电阻器的标称值可能为-0.1%至 0.在1%范围内变化，那么两个电阻匹配最差的情况就是±0.2%（（1 0.001）/（1-0.001）=1.002）或2000ppm，或9位精度。随着温度的变化，匹配将成为一个更大的问题。大多数电阻制造商都规定了独立于容差规格的温度系数。本例中使用的精度为0.11%的电阻可能是25%ppm/℃温度系数。在0℃至70℃误差结果高于3万ppm.这种误差将转化为放大器电路的增益误差，不包括操作放大器本身的非理想状态或信号链路中的其他误差源。

如果需要更高的精度，可能需要选择更准确的0.01%容差电阻器，但要达到最佳性能，应使用精确匹配的电阻阵列。随着温度的变化，电阻阵列包装中包含多个电阻器)往往随着温度的变化而相互追随。例如：一个0.01%容差的阵列可能有±2ppm/℃比率温度系数为0℃至70℃产生190的范围ppm的误差。与分立式0相比.1%电阻的情况明显改善。

如果需要更高的精度，可以使用凌利尔特新的精确匹配电阻系列LT5400.该系列设备采用精心布置的方法，使四个薄膜电阻器中的每个几何平衡，并有相同的中心点。LT5400用小表贴包装，有±75V工作电压。每个包装包含4个电阻，并提供不同的标称电阻值，R1/R比例分别为1、5和10，未来将提供更多选项(表1)。封装底部的一个大型裸露焊盘为所有四个电阻提供了一致的热条件，并且在功耗大的情况下，可以最大限度地降低设备内部的温升。该设计确保所有四个电阻器都有相同的工作环境。LT5400在温度变化时提供优于0.01%的电阻与电阻匹配，1ppm/℃匹配温度漂移，2000小时后不到2ppm长期稳定性误差。因此，该装置为0℃至70℃实现范围内1000ppm匹配误差(表2)。它甚至更宽-50℃至150℃在温度范围内仍能保持卓越的性能。LT5400随时间变化也很稳定。不到2000小时，ppm的变化。

表2:比较不同类型电阻器的匹配误差。

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