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运算放大器的用途广泛，因为其使用规则既简单又不多。例如，同相增益VOUT=VINx(1+Rf／Ri)，大约是在模拟领域中能找到的最简单指导性准则了。不过，这个等式之所以简单，是因为我们做出了一些假设，其中包括：
输入阻抗无穷大，输入电流为零；
失调电压为零；
噪声电压为零，噪声电流为零。
在有些应用中，这些不可实现的假设条件引起的误差是微不足道的。然而，业界需要越来越高的精确度，很多应用要求放大器越来越逼近这些理想状况。例如，高阻抗传感器和光电二极管放大器对噪声和输入偏置电流非常敏感。低功率电流检测电路则会受益于超低失调电压和轨至轨电压的工作。
尽管理想运算放大器按照定义是不可实现的，但是这种放大器却为模拟设计师们提供了一套完整的目标规范。由于每种应用都需要不同的规范组合，因此运算放大器的种类不断增多，以满足这些需求。这些运算放大器产品凭借新颖的技术越来越接近理想状况，在以更低电压和更低电流消耗工作时实现了卓越的性能。凌特公司最近推出的3种放大器就反映了上述趋势。
低电流和低电压工作
对电池供电的应用而言，尺寸和功耗是人们关注的主要问题。对便携式仪表内精确应用来说，低输入失调电压和低偏压漂移也很重要。在这些应用情况下，凌力尔特公司LT6003(单路)、LT6004(双路)和LT6005(4路)微功率运算放大器提供了更好的选择。这个系列的放大器用1.6V至16V的电源工作，在25℃时最大电源电流仅为lμA，而在-40℃至+85℃的整个工业温度范围内最大值仅为1.6uA。宽电源电压范围使LT6003系列甚至在两节AA电池的未稳压电源下都可以很好地工作。采用2mm×2mm DFN封装的LT6003单路运算放大器尺寸是最小的，具有290gV的典型失调电压和2uV/℃的极佳漂移性能。
很多轨至轨运算放大器都面临一个难题：输出接近两个轨电压时，电源电流可能上升高达3倍，而这种情况会在启动时发生。如果设计师不考虑这种常常未明确规定的情况，那么很多微功率放大器需要的电流就可能超过电源所能提供的电流，从而妨碍成功的加电排序。LT6003系列采用了特殊的设计技术，以便在实现真正微功率工作的整个工作范围内良好的运作。图l显示了LT6003在对微功率运算放大器而言最坏加电条件下的表现。
CMOS运算放大器的低偏置电流
就精确放大器而言，人们长久以来一直首选双极型工艺而不是CMOS，因为双极型工艺的固有噪声较低。不过，CMOS工艺有吸引力的地方是固有的较低输入偏置电流(IB)。这是因为双极型晶体管是电流控制器件，而MOS晶体管是电压控制器件。在具有高阻抗信号源的应用中，IB可能是信号链中最大的单个误差源，因此偏置电流是非常重要的。
低噪声和低输入偏置电流
为了克服与CMOS工艺有关的较高的低频噪声，可以增大晶体管面积。但是增大面积也就增大了栅极电容，从而导致CMOS运算放大器输入电容增加。在较高频率时，非零输入电容引起输入阻抗下降。运算放大器的噪声增益出Vout=Vnoise×(1+zf/zi。)决定，其中zi包括放大器的输入阻抗以及分立输入电阻。大输入电阻的放大器也许具有低噪声，但是大输入电容在较高频率时导致高噪声。我们只能在1/f噪声的降低和输出端宽带噪声的增加之间做出权衡。
LTC6240/1/2(单路／双路／四路)具有非常大的输入电阻，可将1/f噪声降至仅为550nVp-p，这一数字比得上良好的低噪声双极型放大器。人们可能会想，这么大的输入结构会产生大的输入电容，但是LTC6240系列采用了创新性的电容消除技术，从而使总的输入电容仅为3.5pF，这一数字仅为同类CMOS运算放大器的1/3。图2对这种设计方法和没有采用电容消除电路的竞争对手的低噪声CMOS运算放大器进行了比较，说明了这种设计方法的优点。LTC6241卓越的性能、比得上良好双极型放大器的噪声、以及lpA偏置电流，极大地提高了低噪声、光电二极管放大器和高阻抗传感器应用的性能。
随着LTC6244的推出，凌力尔特公司低噪声CMOS放大器系列扩展了高频应用领域。这种50MHz放大器保持5.6pF的总输入电容，以实现低噪声增益，以及卓越的DC输入性能。在很多宽带传感器调理应用中，这样的性能是非常重要的。音纳接收器、线性可变差分变压器(LVDT)等高阻抗传感器需要低输入偏置电流和低噪声。
低失调和低输入偏置电流
LTC6078/9(双路／四路)采用创新性微调电路，产生最大仅为25μV的Vos和0.7μV/℃的Vos漂移。这样的Vos性能与一些斩波器稳定型放大器和最好的双极型放大器一样好，该器件在25℃时还具有最大lpA的输入偏置电流，只有CMOS放大器才能提供这样的偏置电流。这些极佳的输入规范加之每个放大器最大54μA的电源电流和用2.7V电压工作，使得LTC6078和LTC6079使功率敏感型系统的能力得到增强。
LTC6078除了在高阻抗传感器中用作高准确度信号调理器，还可给需要电流检测功能的手持式应用带来极大益处。图4所示电路显示了一个标准的运算放大器电流检测电路。选择最佳的检测电阻值可能是个难题。较大的检测电阻(RS)消耗较多的功率，这是手持式仪表设计师明显要避免的事情。不过，较小的检测电阻限制电流测量的分辨率和准确度，因为随着检测电阻值的下降，运算放大器误差的影响会增大。如果图4中运算放大器的VOS为1mV，那么采用1Ω电阻时测量误差可能达到O.1％。由于LTC6078具有低VOS，因此设计师可以通过采用25mΩ的检测电阻，将检测电阻功耗降低40倍，同时保持相同的系统精确度。
结语
尽管理想运算放大器可能永远不会出现，但是新颖的设计技术正在使新一代放大器越来越接近理想状况。这些产品允许系统设计师在多种应用中实现精确度更高、功率更低的系统。
输入阻抗无穷大，输入电流为零；
失调电压为零；
噪声电压为零，噪声电流为零。
在有些应用中，这些不可实现的假设条件引起的误差是微不足道的。然而，业界需要越来越高的精确度，很多应用要求放大器越来越逼近这些理想状况。例如，高阻抗传感器和光电二极管放大器对噪声和输入偏置电流非常敏感。低功率电流检测电路则会受益于超低失调电压和轨至轨电压的工作。
尽管理想运算放大器按照定义是不可实现的，但是这种放大器却为模拟设计师们提供了一套完整的目标规范。由于每种应用都需要不同的规范组合，因此运算放大器的种类不断增多，以满足这些需求。这些运算放大器产品凭借新颖的技术越来越接近理想状况，在以更低电压和更低电流消耗工作时实现了卓越的性能。凌特公司最近推出的3种放大器就反映了上述趋势。
低电流和低电压工作
对电池供电的应用而言，尺寸和功耗是人们关注的主要问题。对便携式仪表内精确应用来说，低输入失调电压和低偏压漂移也很重要。在这些应用情况下，凌力尔特公司LT6003(单路)、LT6004(双路)和LT6005(4路)微功率运算放大器提供了更好的选择。这个系列的放大器用1.6V至16V的电源工作，在25℃时最大电源电流仅为lμA，而在-40℃至+85℃的整个工业温度范围内最大值仅为1.6uA。宽电源电压范围使LT6003系列甚至在两节AA电池的未稳压电源下都可以很好地工作。采用2mm×2mm DFN封装的LT6003单路运算放大器尺寸是最小的，具有290gV的典型失调电压和2uV/℃的极佳漂移性能。
很多轨至轨运算放大器都面临一个难题：输出接近两个轨电压时，电源电流可能上升高达3倍，而这种情况会在启动时发生。如果设计师不考虑这种常常未明确规定的情况，那么很多微功率放大器需要的电流就可能超过电源所能提供的电流，从而妨碍成功的加电排序。LT6003系列采用了特殊的设计技术，以便在实现真正微功率工作的整个工作范围内良好的运作。图l显示了LT6003在对微功率运算放大器而言最坏加电条件下的表现。
CMOS运算放大器的低偏置电流
就精确放大器而言，人们长久以来一直首选双极型工艺而不是CMOS，因为双极型工艺的固有噪声较低。不过，CMOS工艺有吸引力的地方是固有的较低输入偏置电流(IB)。这是因为双极型晶体管是电流控制器件，而MOS晶体管是电压控制器件。在具有高阻抗信号源的应用中，IB可能是信号链中最大的单个误差源，因此偏置电流是非常重要的。
低噪声和低输入偏置电流
为了克服与CMOS工艺有关的较高的低频噪声，可以增大晶体管面积。但是增大面积也就增大了栅极电容，从而导致CMOS运算放大器输入电容增加。在较高频率时，非零输入电容引起输入阻抗下降。运算放大器的噪声增益出Vout=Vnoise×(1+zf/zi。)决定，其中zi包括放大器的输入阻抗以及分立输入电阻。大输入电阻的放大器也许具有低噪声，但是大输入电容在较高频率时导致高噪声。我们只能在1/f噪声的降低和输出端宽带噪声的增加之间做出权衡。
LTC6240/1/2(单路／双路／四路)具有非常大的输入电阻，可将1/f噪声降至仅为550nVp-p，这一数字比得上良好的低噪声双极型放大器。人们可能会想，这么大的输入结构会产生大的输入电容，但是LTC6240系列采用了创新性的电容消除技术，从而使总的输入电容仅为3.5pF，这一数字仅为同类CMOS运算放大器的1/3。图2对这种设计方法和没有采用电容消除电路的竞争对手的低噪声CMOS运算放大器进行了比较，说明了这种设计方法的优点。LTC6241卓越的性能、比得上良好双极型放大器的噪声、以及lpA偏置电流，极大地提高了低噪声、光电二极管放大器和高阻抗传感器应用的性能。
随着LTC6244的推出，凌力尔特公司低噪声CMOS放大器系列扩展了高频应用领域。这种50MHz放大器保持5.6pF的总输入电容，以实现低噪声增益，以及卓越的DC输入性能。在很多宽带传感器调理应用中，这样的性能是非常重要的。音纳接收器、线性可变差分变压器(LVDT)等高阻抗传感器需要低输入偏置电流和低噪声。
低失调和低输入偏置电流
LTC6078/9(双路／四路)采用创新性微调电路，产生最大仅为25μV的Vos和0.7μV/℃的Vos漂移。这样的Vos性能与一些斩波器稳定型放大器和最好的双极型放大器一样好，该器件在25℃时还具有最大lpA的输入偏置电流，只有CMOS放大器才能提供这样的偏置电流。这些极佳的输入规范加之每个放大器最大54μA的电源电流和用2.7V电压工作，使得LTC6078和LTC6079使功率敏感型系统的能力得到增强。
LTC6078除了在高阻抗传感器中用作高准确度信号调理器，还可给需要电流检测功能的手持式应用带来极大益处。图4所示电路显示了一个标准的运算放大器电流检测电路。选择最佳的检测电阻值可能是个难题。较大的检测电阻(RS)消耗较多的功率，这是手持式仪表设计师明显要避免的事情。不过，较小的检测电阻限制电流测量的分辨率和准确度，因为随着检测电阻值的下降，运算放大器误差的影响会增大。如果图4中运算放大器的VOS为1mV，那么采用1Ω电阻时测量误差可能达到O.1％。由于LTC6078具有低VOS，因此设计师可以通过采用25mΩ的检测电阻，将检测电阻功耗降低40倍，同时保持相同的系统精确度。
结语
尽管理想运算放大器可能永远不会出现，但是新颖的设计技术正在使新一代放大器越来越接近理想状况。这些产品允许系统设计师在多种应用中实现精确度更高、功率更低的系统。