令人頭痛：為何有如此多種運算放大器？

選擇對專案合適或「最佳」的運算放大器可能會令人望而生畏。即便您將尋找放大器的範圍限制在單一廠商，可能還是得要考慮數十款相當類似的元件，而且之後往往還有新上市的產品。廠商的選購指南雖有助於進行粗略類別的尋找 (例如高速、精密度、高電壓等)，但這些分類還是有可能會重疊且有模糊地帶。

為什麼會有這麼多種運算放大器呢？憤世嫉俗的人可能會說：「因為廠商有能力如此做」，但這並非真正的原因。推出每個運算放大器款式及子款式都所費不貲，需要針對設計、製造、測試、認證、生產規劃、訂單履行、包裝等一個或多個因素進行變更。

而學術派的則會說這個問題的答案顯而易見：「因為完美的運算放大器並不存在。」雖然這個論點在技術層面上是正確的，但也不是真正的原因。事實上，您大概也不需要無限頻寬、完全零雜訊，而且一切完美無瑕的理想運算放大器，因為好得過頭未必是好事。比如說，要在應用中使用這種運算放大器，您可能需要添加外接濾波器來減弱外部雜訊，以免對運算放大器造成影響，而不是仰賴元件本身的有限頻寬。

市面上之所以會有這麼多種運算放大器，實際上是由兩個因素造成。首先，應用本身就極為多樣；其次，在工程層面上不可避免地需要做出取捨。以運算放大器來說 (其他許多元件也是如此)，這些取捨並非簡單的是非問題，而是在程度上與優先權上有細微差別。

有些應用能容許某些參數值稍微不如預期，以在發生這種情況時，其他一兩個真正重要的參數能夠有優異的表現。例如，精密的儀器電路可能確實需要在寬廣的溫度範圍內達到低偏移漂移，而且還要接受額外的耗散以達到這個目標。然而要面對的問題依然是：「您願意付出多少代價來達到這個主要目標？」如果您可以在偏移漂移效能上取得 10% 的改善，但是要以某些次要規格提高 50% 為代價，值得嗎？

當然還得考慮成本因素：雖然大部份的應用都對成本相當敏感，但問題在於，要達到什麼程度成本才會變成關鍵因素？要是只需多花幾塊錢就能讓元件雜訊降低 10%，值得嗎？當然，教科書不會跟您說答案是什麼。

您可考慮這兩款「零偏移」運算放大器：Microchip Technology 的 MCP6V51，以及 Texas Instruments 的 OPA735。除了其他差異之外，Microchip 的這款元件具有 ±15 µV 的最大初始偏移，以及 ±36 nV/°C 的最大偏移漂移 (圖 1)。Texas Instruments 零件的最大初始偏移為 ±5 µV，是前述元件的三分之一；但最大偏移漂移則高出 50%，為 ±50 nV/°C (圖 2)。所以哪一款比較好呢？

圖 1：輸入偏移電壓與環境溫度是高精密運算放大器應用的關鍵規格。此圖以 Microchip Technology 的 MCP6V51 為例。(圖片來源：Microchip Technology)

圖 2：OPA735 以不同的形式呈現偏移電壓漂移，但很明顯僅有數個 nV/°C。(圖片來源：Texas Instruments)

這個答案看似簡單卻暗藏玄機，也是在許多工程設計中常聽到的答案：「要視情況而定。」在這個例子中，要取決於初始偏移值與偏移值相比有多麼關鍵，但這可能只適用於一種特定應用。

在決定要捨棄什麼以及要捨棄多少，以換取真正想要的結果時，需要謹慎考慮許多因素的相互作用並作出判斷，而這正是工程挑戰的核心。這往往是困難的決定，因為在進行設計審查時，每個人都可能會有不同但合理的觀點。

因此需考量的因素組合無限多，包括各種應用優先權、相對權重，也要作出「要什麼，捨棄什麼」的決定。但好消息是，在許多情況下，選擇的多樣性將有助於作出非常相當不錯的決定。同樣地，選擇的多樣性也可能會令人難以適從並導致兩種可能性：設計人員可能會直接選擇第一個最接近理想的元件；或者單純選擇以前用過而且也相當滿意的廠商與元件。

諷刺的是，雖然市面上已經有許多款運算放大器，而且還有很多新產品陸續推出，但許多設計人員 (不論對錯) 最後還是會選擇他們最熟悉的元件。