高性能，低功耗：越來越多的應(yīng)用需要滿足這一需求，尤其是由電池供電的移動(dòng)設(shè)備。特別是在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4．0和數(shù)字化時(shí)代，這些手持設(shè)備大大方便了人們的日常生活。從移動(dòng)生命體征監(jiān)測到工業(yè)環(huán)境中的機(jī)器和系統(tǒng)監(jiān)測，很多應(yīng)用紛紛受益。智能手機(jī)和可穿戴設(shè)備等終端用戶產(chǎn)品也要求更高的性能和更長的電池壽命。

　　因?yàn)樘峁╇娫吹碾姵仉娔苡邢蓿孕枰谑褂孟碾娏髯钚〉脑�，以限度延長設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間�；蛘�，通過降低功耗，使低容量電池也可以實(shí)現(xiàn)相同的電池壽命，同時(shí)減小尺寸、重量和成本。溫度管理同樣不容忽視。同樣，更高效的元件也起積極作用。冷卻管理需要占用空間，如果產(chǎn)生的熱量減少，占用的空間也會減少。目前，市面上提供多種低功耗，甚至是功耗（ULP）元件。本文著重探討低功耗運(yùn)算放大器。

　　功耗與性能的權(quán)衡

　　在選擇合適的放大器時(shí)，往往需要考慮運(yùn)算放大器的功耗，并做出權(quán)衡。

　　低功耗往往也意味著低帶寬。但是，這也取決于給定的放大器架構(gòu)和穩(wěn)定性要求。寄生電容和電感越高，通常帶寬越低。例如，電流反饋放大器提供相對較高的帶寬，但度較低。我們可以使用一些技巧來提高帶寬－功率比。

　　例如，增益帶寬積（GBW）一般如下：

　　Gm表示跨導(dǎo)，或者是輸出電流和輸入電壓之比（IOUT／VIN），C表示內(nèi)部補(bǔ)償電容。

　　增加帶寬的典型方法是增加偏置電流，這會使Gm增加，但會消耗更多功率。為了保持低功率，我們不愿意如此。

　　通常，補(bǔ)償電容會設(shè)置主極點(diǎn)，所以理想情況下，負(fù)載電容根本不會影響帶寬。

　　受放大器的物理特性限制，電容較低時(shí)，通�？梢垣@得更高帶寬，但這也會影響穩(wěn)定性，在低噪聲增益下，其穩(wěn)定性會得到提高。但是，實(shí)際上，我們無法在更低噪聲增益下驅(qū)動(dòng)大型的純電容負(fù)載。

　　在使用低功耗運(yùn)算放大器時(shí)，需要權(quán)衡的另一因素是通常較高的電壓噪聲。但是，輸入電壓噪聲是放大器最主要的噪聲（占總輸出寬帶噪聲的一部分），但也可能是電阻噪聲�？傇肼曌钪饕牟糠挚赡軄碜杂谳斎爰壷械脑肼曉矗ɡ�，集電極產(chǎn)生散射噪聲，漏極產(chǎn)生熱噪聲）。1／f噪聲（閃爍噪聲）因架構(gòu)而異，是由元件材料中的特殊缺陷引起的。所以，它一般取決于元件的大小。相反，電流噪聲在更低的功率電平下通常更低。但也不容忽視，尤其是在雙極放大器中。在1／f區(qū)域，1／f電流噪聲是放大器輸出端的總1／f噪聲的主要來源。其他權(quán)衡因素包括失真性能和漂移值。低功耗運(yùn)算放大器通常表現(xiàn)出更高的總諧波失真（THD），但是和電流噪聲一樣，雙極放大器中的輸入偏置和失調(diào)電流會隨著電源電流降低而降低。失調(diào)電壓是運(yùn)算放大器的另一個(gè)重要指標(biāo)。一般可通過調(diào)整輸入端元件來降低影響，因此不會在低功率下導(dǎo)致性能大幅降低，所以VOS和VOS漂移在功率范圍內(nèi)是恒定的。外部電路和反饋電阻（RF）也會影響運(yùn)算放大器的性能。電阻值較高時(shí)，動(dòng)態(tài)功率和諧波失真會降低，但它們會增大輸出噪聲，以及與偏置電流相關(guān)的誤差。