2 超 β BJT

OPA1637 与上一代器件相比，其不同之处是输入电路的长尾对中存在双极结型晶体管 (BJT)，此技术被称为超 β BJT。TI 的超 β BJT 其实是具有高 β（即高电流增益 (Hfe)）的单个 BJT。

OPA1637 的性能优势来自于制造技术的改进。精密的制造技术使该产品通过简单的结构实现低噪声、高频率响应以及高电流增益。借助这项模拟工艺技术改进，TI 能够设计出具有高直流和交流性能的双极运算放大器。例如，与前几代晶体管相比，BJT 输入运算放大器具有更高的输入阻抗、更低的噪声、更高的带宽和更低的功耗。这些运算放大器的输入阻抗不如 JFET 输入运算放大器那么高，但可以实现高带宽，同时保持良好的直流精度。

这种优势不仅体现在 OPA1637 上，而且体现在其他采用超 β 晶体管技术的运算放大器中，例如 OPA2202、OPA2210、INA818 和 INA819。

在运算放大器的输入电路中，超 β BJT 有几个优势。

图 2-1 所示为 BJT 的小信号模型，其电流增益的公式为I_B = I_C/β。

这个简单的公式说明，对于给定的集电极电流，β 值越高，基极电流越低。当该晶体管作为运算放大器输入差分对的一部分时，它相当于降低了运算放大器的输入偏置电流。此外，超 β 可通过预期的和配置的基极电流 I_B 来改善运算放大器输入长尾对的输入参考噪声，如以下Equation1、Equation2 和Equation4 计算所示。

在 BJT 小信号模型中，还对输入参考噪声进行了建模。宽带范围内的输入参考电压噪声 E_N 和输入参考电流噪声 I_N 用 BJT 小信号模型中的参数表示。

其中 k 是热电压公式中所示的玻尔兹曼常数：

• V_T 是热电压
• k 是玻尔兹曼常数
• T 是温度
• q 是基本电荷

g_m 是跨导，如下所示：在 Ebers-Moll 模型中， V_BE=V_T exp⁡( I_C/I_S )，其中 Re 是等效发射极电阻，相当于 1/gm。

总之，输入参考电压和电流噪声都通过超 β 晶体管保持在低水平。