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选择放大器的原则
要实现某个要求确定的放大电路，到底该选择晶体管、运放还是功能放大器呢？为了 陈述方便，我们先定义晶体管放大器为最低级，功能放大器为最高级。
任何一个运算放大器或者功能放大器，内部都以若干个晶体管为主组成，所以，要实 现某个放大电路，如果高级放大器能够实现，那么低级放大器也一定能够实现。
比如一个仪表放大器，用三个独立的运放加一些电阻就可以实现，虽然性能可能会差 点。如果你愿意，用好多个晶体管也可以自己搭出来，毕竟那些运放内部就是一堆晶体管 的集合。
但是，反过来是不成立的。用一些晶体管实现的某个放大电路，你可能找不到合适的 运放，或者合适的功能放大器来替换它们。
因此，实现同样的某个放大功能，用户可能面临多种选择。
选择放大器有以下原则可以遵循：
1） 没有一成不变的原则，所有选择都是因事而异、因时而异的。
2） 一般情况下，多数人选择的，或者大的芯片生产商提供的选择，是正确的。请初 学者特别注意，收集各大芯片生产商的应用手册、实验室电路，以及数据手册中 给出的应用实例，对迅速开展设计，是非常有效的。
3） 一般情况下，如果能够采用合适的高级放大器，就不要选用低级放大器。
4） 不要迷信。有人以全分立为荣——用晶体管实现超级复杂的电路，以彰显自己的 水平高；有人抨击分立元器件，以使用最新出品的高级功能放大器为荣，似乎自 己见识渊博。这些都不好。心态平和的，该用什么就用什么，是最为合适的。
全差分运放
它有差分输入脚 IN+和 IN-，差分输出脚 OUT+和 OUT-，除此之外还有一个输入脚，称之 为 VOCM。如图 1-3 所示，它们之间的关系如下：
式(1-4)很容易理解，与标准运放的差别仅在于全差分运放的输出也是差分的。即差分 输出值等于差分输入值乘以一个很大的开环增益𝐴uo。
式(1-5)是一个新概念，当你在 VOCM端接入一个电压，那么差分输出的两个端子的共 模电压（即两个差分输出信号的平均值）将等于你输入的 VOCM。这可以理解为，两个差分 输出端子，将围绕着输入的 VOCM 波动。这个功能将常用于输出电平的移位。
利用与标准放大器中式（1-1）到式（1-3）完全相同的分析方法，可以准确求解出输 出。但为了避免大家早早地厌烦，我们先休息一下，第 3 章会帮大家分析的。
为了区别这两种运放，2 入 1 出的可以称为标准运放，2 入 2 出的可以称为全差分运 放，当然，大多数人还是把标准运放直接称为运放。
至此，有了标准运放和全差分运放，结合负反馈理论，已经完全可以应对几乎所有的 放大问题。几十年来，科学家和工程师们以标准运放和全差分运放为核心，设计并实践了 成千上万种电路，任何一本书都难以把它们囊括在内。
但是，生产商为了他们的利益，当然也是为了用户的方便，又开发出了很多种功能放 大器
功能放大器
如果某个以运放为核心的放大电路，非常常用，生产厂家就会考虑把这个放大电路 （包括运放和外围电阻）进一步集成，提供给用户。这就是功能放大器。
比如我们要设计一个放大电路，实现 Uo=Ui1- Ui2。使用运放可以给出图 1-4(a)所示的 电路。但是，在实现过程中，用户可能遇到 4 个电阻不好匹配的问题，而这个电路又是很 常见的，于是集成电路生产商（比如 ADI 公司）就把这个电路集成在一个叫做 AD8276 的 集成电路中，这就是一种功能放大器，被称为差动放大器——Difference Amplifier。
当然，这一种放大器内部的电阻有像 AD8276 一样的，是 1:1 的，也有 1:10，1:5，1:2 的，型号也就不同。这取决于哪种电阻匹配是较为常见的。
这就是所有功能放大器诞生的基础：功能很常见，用户自己做没有厂家做得好。
功能放大器种类很多，常见的有以下几种：
仪表放大器
高阻差分输入，输出有单端的，也有差分的，增益一般可以用一个外部电阻，由用户 选择设定。常用于仪器仪表的最前端，和传感器直接接触。
仪表放大器内部通常具有 2 个或者更多的运放，最典型的是 3 运放结构。其它的还有 2 运放结构、电流镜结构、飞电容结构等。
仪表放大器具有极高的共模抑制比——对信号的差值极为敏感而对共模量不敏感，还 有极高的输入阻抗。但是它的输入管脚有工作限制：第一不得悬空，第二不能承载太高的 电压。
图 1-5 左边是 ADI 公司生产的 AD8221 管脚图，可以看出它有两个输入端-IN 和+IN， 一个输出端 VOUT，2 脚和 3 脚之间需要用户连接一个电阻，以决定仪表放大器的电压增 益。图 1-5 右边电路中给出了 AD627 的电压增益公式，电阻 RG越小，增益越大。
图 1-5 右边电路中，电阻桥组成的传感器感知被测信息，产生 VDIFF，以电压差的形式 反映被测信息，AD627 的两个输入端有极高的输入阻抗，几乎不会从传感器侧取用电流， 因此传感器输出阻抗的变化不会带来额外的影响，保证 VOUT=VREF+GVDIFF。
差动放大器
由一个运放和若干个激光校准电阻对集成在一起的电路，而其中的电阻值选择均以容 易形成差动放大器为目的。
多数如 AD8276 一般，包含 4 个激光校准的电阻，也有 5 电阻、6 电阻甚至更多电阻 的，主要用于信号减法（比如电流检出） 、精确增益、信号的差分转单端、电平移位等。
生产厂家提供各式各样的差动放大器，主要目的是给用户提供高质量运放和激光校准 电阻对的组合。用户更看重的是那几个精密匹配的电阻。
以图 1-6 所示的 AD8270 为例，可以看出它内部由两个独立的差动放大器组成，每个 差动放大器都有 7 个电阻，用户可以在芯片外部对它们进行合适的连接，以实现不同的功 能。图 1-6 仅是一种连接方式，作为一个 AD 转换器 AD7688 的前级驱动电路。
除此之外，如果你想实现一个单纯的减法电路 U15=U+IN-U-IN，可以把 1 脚、5 脚、6 脚 悬空。要实现 U15=0.5(U+IN-U-IN)，可以把 4、5、6 脚都接地，1 脚和 15 脚接到一起。要实 现 U15=2(U+IN-U-IN)，可以把 1 脚和 2 脚接在一起，3 脚 4 脚接在一起，5、6 脚接地。
此时你应该明白，AD8270 外围的 7 个电阻为什么选择这样的阻值了吧——众多的排 列组合，可以实现多种功能。
程控增益放大器
放大器的增益可以由用户通过数字信号设定，或者说可以用处理器程序实施设定，因 此叫 Programmable，可程控，或者叫 Digital Controlled Variable Gain Amplifier。通常缩写 为 PGA 或者 DVGA。
程控增益放大器的增益设定，有多个管脚配合设定 2 进制增益的，也有通过数字通信 接口给放大器写入命令的。
主要用于被测信号幅度变化较大且不可事先预知的情况：程控增益放大器的输出经过 ADC 进入处理器中，处理器分析所得数据，如果发现信号变化范围太小，可以发出指令， 用程序增大 PGA 的增益，如果信号变化范围过大，可以用程序实现增益的缩减，最终使得 放大器处于随时可调的最佳增益状态。
ADI 公司生产的程控增益放大器主要分为两类：低频段的精确增益型，以及高频段 的。图 1-7 是低频段的 AD8231 和高频段的 AD8366。
低频段追求精确增益以及其他优秀的直流性能，AD8231 靠三根线实现 8 种增益 1 倍、2 倍、……128 倍，15μV 失调电压，G=1 时仅有 0.08%的增益误差。但是它的带宽只 有 2.7MHz。
AD8366 的-3dB 带宽可以达到 600MHz，平坦区可达 100MHz 以上。但是它的增益准 确度只有±0.25dB，约为 0.97~1.03，±3%的误差。 AD8366 的增益控制很灵活，可以单独控制 2 路中的一路，也可以同步控制；可以并 行控制，也可以用 SPI 实施串行控制。
AD8231 内部是一个可以改变增益的仪表放大器，因此它既是程控增益放大器，又是 仪表放大器。
压控增益放大器
放大器的增益由外部施加的电压 VG连续控制。ADI 公司称之为 Variable Gain Amplifier, VGA。有 dB 线性和 V/V 线性两种。有的是正控制——VG越大，增益越大；有 的是负控制——VG越大，增益越小。
用途很广泛。其中一个主要应用是自动增益控制 AGC。有些芯片为此还内嵌了输出有 效值检测环节，以直流电压表征输出幅度，此电压如果回送到负控制的压控增益放大器的 VG脚，可以方便实现 AGC 功能——输入幅度大范围改变时，输出幅度几乎不变。录音笔 中一般都具备这种功能：距离说话者远也罢、近也罢，录下的声音大小几乎是一致的。
dB 线性：以 dB 为单位的放大器增益，与控制电压 VG成线性关系。即每相同的控制 电压增量，获得相同的以 dB 为单位的增益改变。此类用途更广，芯片种类也多。
V/V 线性：电压增益（倍数，即 V/V），与控制电压 VG成线性关系。即每相同的控制 电压增量，获得相同的增益倍数改变。
AD602 是一款应用较为广泛的独立双通道压控增益放大器。每个通道由压控衰减环 节、固定增益环节级联组成，差分输入的 C1HI 和 C1LO 作为控制电压 VG，可实现10dB~30dB 的 dB 线性，DC~35MHz 的压控增益放大。
AD8367 功能更为强大，500MHz 内实现-2.5dB~42.5dB 的 dB 线性压控放大，且正、 负控制靠 MODE 脚设定，内嵌输出有效值检测。
隔离放大器
实现放大器输入信号与输出信号之间的电气隔离。实现方法有三类：变压器型、光电 耦合器型、电容型。ADI 的产品主要是变压器型。
如图所示是 AD202，一款我念书时就存在并持续发售的隔离放大器。左边是信号输入 区域，右边是输出区域，两个区域是完全隔离的，仅能通过上部的信号变压器、下部的电 源变压器实现信号和能量的传递。两区域之间的隔离电压可以高达 2000V。
信号通路为：左侧有一个独立的运放（图中左上角），以及随后的调制环节，把低频信 号变成 25kHz 的调制信号，通过隔离变压器传递到右侧，随后解调输出。
为了实现隔离，还需要给信号输入侧提供单独的隔离电源。AD202 图中下部是能量传 递，由右侧给左侧提供电力。这为用户提供了方便。但是，这种电源即图中的±7.5V，一般 仅能提供微弱的电力。
需要特别注意的是，隔离放大器只能放大低频信号，像 AD202 只有 2kHz 的带宽。
