上一篇筆者從理論研究的方面，筆者跟大家講述了如何用好OPA627和AD797這兩款運放【點擊查看】，今天，我們接著從實際應用上來看看，下圖是筆者設計的Hi-end平衡前級的框圖：

從圖上看，這是一個平衡前級電路。接下來，我將針對該平衡前級線路進行再設計：

一、輸入緩沖和阻抗變換級的設計

輸入緩沖和阻抗變換級的主要功能是將來自前級的信號經過緩沖和阻抗變換，轉換為低阻抗的信號。此級電路，選擇AD797運放，是會有巨大風險的（理由前面已經闡述）。因此，選擇OPA627運放作為該級的放大，以保證電路性能的穩(wěn)定。

下面，針對該級電路進行設計和指標估算：

如前述，反相放大器的增益會隨信號源內阻影響而變化，因此，本設計選用同相放大電路。OPA627同相放大電路為一經典電路，不再重復。經查該運放規(guī)格書，可知，其噪聲和輸入電阻之間的關系（見下圖）：

Rs越低，運放總體噪聲越小。在200歐姆時達到最小值（約4.5nV/Hz），在200歐姆到1K歐姆之間，噪聲緩慢增加到5.5nV/Hz。輸入電阻超過10K歐姆時，運放總體噪聲已經超過了10nV/Hz。

考慮到輸入電阻過低，可能會導致在更換為其它型號的運放時，運放輸入級過載。這個問題當采用NE5534或NE5532時就會遇到。這是因為以上兩款運放輸入級為了防止Biploar過載，增加了正反二極管的保護電路所致。考慮到電路的通用性，故不能采用過低的輸入電阻。

綜上所述，輸入電阻的阻值可在300歐姆至1K歐姆范圍內選取。此時系統(tǒng)仍可保持一個相對低的噪聲水準。即便信號源內阻增加到5K，整體噪聲也可控制在9nV/Hz以內。結合多種因素考慮，最終輸入電阻可暫定為1K。

下面，貼出AD797的規(guī)格書中輸入電阻和總體噪聲的圖，來驗證本設計的正確性：

從圖上可以看出，雖然在低輸入電阻的部分OPA627噪聲要高于AD797，但在主要工作區(qū)間，OPA627的總體噪聲都是要低于AD797的，針對器件的選型和參數整定是正確的。

當然，該場合選擇AD797，可能在調試或仿真時也會有不錯的性能，但實際應用時，遇到輸出阻抗高的信號源，總體性能就會惡化，這一點要特別注意。

二、差動放大級的設計

差動放大級的主要功能是完成平衡到不平衡的轉換。本級電路由于前面已增加緩沖和阻抗變換級，輸入電阻已不是問題，因此兩種運放都有得到應用的機會。在這種情況下，應如何選擇？由于本級是平衡到不平衡的轉換，因此針對線路上的共模噪聲的抑制性能就顯得格外重要，因此需要重點關注這個指標。

查看規(guī)格書，可以比對OPA627和AD797兩款運放在共模抑制方面的差異如下：

可以看出，無論在低頻段，還是在高頻段，AD797的CMR特性均優(yōu)于OPA627。因此，本級電路首選AD797，以獲得更為優(yōu)越的共模噪聲抑制性能，從而降低外界的干擾。

在電路參數選擇上，AD797輸入電阻阻值不可大于1K歐姆，否則噪聲會急劇惡化。考慮到更換運放方便起見（和其它類型運放的通用性），輸入電阻暫定為1K歐姆。此時，輸出總體噪聲約為7.9nV/Hz水平。

三、阻抗變換級設計（差動放大之后，音量衰減之前的那一級）

本級的輸入是差動放大級，因此也不存在信號源輸入阻抗的問題。那么在這一級的設計上，應考慮哪些問題呢？

再次對比規(guī)格書，我們發(fā)現(xiàn)，在輸出電流能力方面，OPA627在25度常溫下，最大輸出電流范圍約在45-68mA之間。而AD797的輸出電流能力可以達到85-95mA。此時，AD797更接近一個理想運放。再看THD失真指標，在單位緩沖器條件下，OPA627的THD在1KHz時可達0.00003%，這是一個非常優(yōu)秀的水平。但我們再看20KHz的數據，發(fā)現(xiàn)OPA627的THD急劇惡化為0.0005%。

相比之下，AD797給出的20KHz的數據，THD為-120dB，也即0.0001%的水平。同時，AD797還給出了在250KHz時的THD，此時的THD指標為-98dB ，也即0.0015%的水平。而OPA627在這個場景下確沒有數據。相信也會按照20dB/十倍頻程的規(guī)律惡化。從這個意義上看，在條件許可的前提下，盡可能選擇AD797是明智的。四、阻抗變換級設計（音量衰減之后的那一級）

這一級的設計，需要考慮衰減式音量控制引發(fā)的輸入電阻的變化了。因此，還是只能保守的選擇OPA627作為放大。此時，若選擇AD797，則電路噪聲會急劇惡化，性能是無法得到保障的。

五、主放大級設計

盡可能選用AD797。由于電壓放大級有增益，反饋電阻阻值比輸入電阻阻值大，此時，可以考慮以較小的輸入電阻來進一步提升AD797的性能。

若選擇300歐姆的輸入電阻，則電路的總噪聲系數可控制在1.3nV/Hz的低水平上！同時，輸出失調電壓也可控制在數十uV的低數量級。加上極低的THD指標和輔助的外圍電路設計，最終可以獲取非常高的總體性能。

通過以上實例，我們親歷了運算放大器的選型和設計過程。這個過程不但對我們進行運放電路設計時有幫助，在其它放大器的設計中，也同樣適用！