了解訊號鏈誤差

全球各產業持續採用更高的運作電壓，以提升電源效率與熱管理效能。無論是採用 48V 的資料中心機架，還是使用 400V 電池供電的電動曳引機，都面臨相同的基本工程挑戰：必須先將高電壓訊號分壓至 ≤5V，微控制器 (MCU) 才能進行處理。此訊號調節過程會經過精準放大器與轉換器，也就是類比訊號鏈，而其中每一個元件都會在處理過程中引入誤差。當訊號衰減至較低的電壓位準後，即使是在訊號鏈前端引入的些微偏移，也會隨著訊號通過後續增益級而放大，而累積的誤差最終可能影響系統安全性或效能。

在設計階段，主要會出現兩類誤差。初始偏移誤差是指訊號路徑中各個元件與各級增益所累積產生的偏移；而漂移則是指該誤差會隨著溫度變化及元件老化而隨時間改變。這兩種誤差都會加劇從高電壓訊號進入訊號鏈那一刻起就存在的準確度問題。及早處理這兩類誤差，可避免在生產測試階段進行校正所增加的成本與複雜度。

在設計前端配置精度最高的精準放大器，可限制誤差因放大而累積，進而降低輸出端的整體誤差預算，並減少後續修正或生產校正的需求。圖 2 說明一個電路如何先利用電阻分壓器將 48V 訊號衰減，再透過精準放大器對該訊號進行調節，以供類比轉數位轉換器與由 5V 電源軌供電的 MCU 進行處理。

圖 2 資料中心機架中用於衰減 48V 訊號的電路。

零漂移和 e-Trim™ 架構

TI 的精準放大器採用兩種校正架構，以因應我前面所提到的挑戰，並滿足不同成本敏感型應用的需求。TI 設計這兩種架構的目的，在於維持資料中心、工業系統及電動車輛所要求的各種操作電壓與溫度下的準確度。這兩種架構皆著重於訊號鏈中最重要的規格：低初始偏移電壓，以及在溫度變化下的低偏移電壓漂移，這可直接降低誤差並提升系統準確度。

零漂移放大器在運作期間持續採用主動校正技術，以盡可能降低偏移與漂移，適用於對直流精度要求嚴苛的應用，例如工業製程控制、精準秤重設備及醫療儀器。

TI 的 e-Trim™ 放大器則是在製造過程中採用專有的修整技術，使元件具備低偏移電壓與低偏置電流，而在運作期間無需啟用任何主動校正電路。這樣的特性組合，使其非常適合直流與交流訊號完整性同樣重要的應用，包括感測器介面、音訊量測及多階訊號調整。

大規模精準 CMOS 製造

TI 數十年來持續發展零漂移與 e-Trim 技術，已為工業、汽車及醫療應用出貨數十億顆精準放大器。我們的放大器產品組合以此技術基礎為核心，結合強化版精準互補金屬氧化物半導體 (CMOS) 製程與 300mm 晶圓製造設施，不僅有助於降低成本及縮小封裝尺寸，同時還能提供產品可靠性與供應保障。

結論

高精度類比效能早已問世，但過去的主要障礙在於難以以合理成本廣泛部署。隨著這項障礙逐漸消除，設計人員獲得了更大的自由度，可以將精準技術應用於設計所需之處，而不僅限於預算允許之處。隨著工業、汽車及基礎設施應用的運作電壓持續提升，且準確度要求日益嚴格，精準放大器為工程師提供了可大規模滿足這些需求的技術基礎。

其他資源

• 立即使用 TI 的通用型 DIY 放大器電路板開始您的設計。
• 閱讀 TI 技術說明「偏移校正方法：雷射修整、e-trim™ 與截波」。
• 查看精準放大器參數表，找到符合您需求的產品。