2 超 β BJT

OPA1637 與上一代器件相比，其不同之處是輸入電路的長尾對中存在雙極結型晶體管 (BJT)，此技術被稱為超 β BJT。TI 的超 β BJT 其實是具有高 β（即高電流增益 (Hfe)）的單個 BJT。

OPA1637 的性能優勢來自于制造技術的改進。精密的制造技術使該產品通過簡單的結構實現低噪聲、高頻率響應以及高電流增益。借助這項模擬工藝技術改進，TI 能夠設計出具有高直流和交流性能的雙極運算放大器。例如，與前幾代晶體管相比，BJT 輸入運算放大器具有更高的輸入阻抗、更低的噪聲、更高的帶寬和更低的功耗。這些運算放大器的輸入阻抗不如 JFET 輸入運算放大器那么高，但可以實現高帶寬，同時保持良好的直流精度。

這種優勢不僅體現在 OPA1637 上，而且體現在其他采用超 β 晶體管技術的運算放大器中，例如 OPA2202、OPA2210、INA818 和 INA819。

在運算放大器的輸入電路中，超 β BJT 有幾個優勢。

圖 2-1 所示為 BJT 的小信號模型，其電流增益的公式為I_B = I_C/β。

這個簡單的公式說明，對于給定的集電極電流，β 值越高，基極電流越低。當該晶體管作為運算放大器輸入差分對的一部分時，它相當于降低了運算放大器的輸入偏置電流。此外，超 β 可通過預期的和配置的基極電流 I_B 來改善運算放大器輸入長尾對的輸入參考噪聲，如以下Equation1、Equation2 和Equation4 計算所示。

在 BJT 小信號模型中，還對輸入參考噪聲進行了建模。寬帶范圍內的輸入參考電壓噪聲 E_N 和輸入參考電流噪聲 I_N 用 BJT 小信號模型中的參數表示。

其中 k 是熱電壓公式中所示的玻爾茲曼常數：

• V_T 是熱電壓
• k 是玻爾茲曼常數
• T 是溫度
• q 是基本電荷

g_m 是跨導，如下所示：在 Ebers-Moll 模型中， V_BE=V_T exp?( I_C/I_S )，其中 Re 是等效發射極電阻，相當于 1/gm。

總之，輸入參考電壓和電流噪聲都通過超 β 晶體管保持在低水平。