特點(diǎn)

•低噪聲：3nV/√Hz

•寬帶：

–OPA227:8兆赫，2.3伏/微秒

–OPA228:33兆赫，10伏/微秒

•沉降時(shí)間：5μs（比OP-27有顯著改善）

•高共模抑制比：138 dB

•高開環(huán)增益：160 dB

•低輸入偏置電流：最大10 nA

•低偏移電壓：最大75μV

•寬電源范圍：±2.5 V至±18 V

•OPA227取代OP-27、LT1007、MAX427

•OPA228取代OP-37、LT1037、MAX437

•單、雙和四個(gè)版本

應(yīng)用

•數(shù)據(jù)采集

•電信設(shè)備

•地球物理分析

•振動分析

•光譜分析

•專業(yè)音頻設(shè)備

•有源濾波器

•電源控制

說明

opax2x系列運(yùn)算放大器結(jié)合了低噪聲、寬帶寬和高精度，使其成為需要交流和精密直流性能的應(yīng)用的理想選擇。

OPA227具有單位增益穩(wěn)定特性，具有高轉(zhuǎn)換率（2.3V/μs）和寬帶寬（8MHz）。OPAx228針對5或更高的閉環(huán)增益進(jìn)行了優(yōu)化，并提供了更高的速度，轉(zhuǎn)換速率為10V/μs，帶寬為33MHz。

OPAx227和OPAx228系列運(yùn)算放大器是專業(yè)音頻設(shè)備的理想選擇。此外，低靜態(tài)電流和低成本使其成為要求高精度便攜式應(yīng)用的理想選擇。

OPAx227和OPAx228系列運(yùn)算放大器是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)OP-27和OP-37的逐針替代品，具有全面的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。雙通道和四通道版本可用于節(jié)省空間和降低每個(gè)通道的成本。

OPA227、OPA228有DIP-8和SO-8兩種包裝。OPA4227和OPA4228有DIP-14和SO-14封裝，采用標(biāo)準(zhǔn)引腳配置。工作溫度為-40°C至85°C。

設(shè)備信息

（1）、有關(guān)所有可用的軟件包，請參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購附錄。

典型特征

除非另有說明，否則TA=25°C，RL=10KΩ，VS=±15V。

詳細(xì)說明

概述

opax2x系列運(yùn)算放大器結(jié)合了低噪聲、寬帶寬和高精度，使其成為需要交流和精密直流性能的應(yīng)用的理想選擇。OPAx227單元穩(wěn)定，具有高轉(zhuǎn)換率（2.3V/μs）和寬帶（8MHz）。OPAx228針對5或更高的閉環(huán)增益進(jìn)行了優(yōu)化，并提供了更高的速度，轉(zhuǎn)換速率為10v/μs，帶寬為33mhz。

功能框圖

特性描述

OPAx22x系列是單位增益穩(wěn)定，沒有意外的輸出相位反轉(zhuǎn)，使它易于使用在廣泛的應(yīng)用。在噪聲或高阻抗電源的應(yīng)用中，可能需要離器件引腳很近的去耦電容器。在大多數(shù)情況下，0.1-μF電容器就足夠了。

偏移電壓和漂移

opax2x系列具有非常低的偏移電壓和漂移。為了達(dá)到最高的直流精度，應(yīng)優(yōu)化電路布局和機(jī)械條件。異種金屬的連接會在運(yùn)算放大器的輸入端產(chǎn)生熱電勢，從而降低失調(diào)電壓和漂移。這些熱電偶效應(yīng)會超過放大器的固有漂移，并最終降低其性能。通過確保兩個(gè)輸入端的熱電勢相等，可以消除它們。此外：

•保持連接到兩個(gè)輸入端子的熱質(zhì)量相似。

•熱源應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離關(guān)鍵輸入電路。

•屏蔽運(yùn)算放大器和輸入電路，使其免受冷卻風(fēng)扇等氣流的影響。

工作電壓

OPAx22x系列運(yùn)算放大器在±2.5伏至±18伏的電壓范圍內(nèi)工作，具有優(yōu)異的性能。與大多數(shù)只在一個(gè)電源電壓下指定的運(yùn)算放大器不同，OPA227系列是為實(shí)際應(yīng)用而設(shè)計(jì)的；一組規(guī)格適用于±5-V至±15-V的電源范圍。規(guī)格保證適用于±5-V至±15-V電源。有些應(yīng)用不需要相等的正、負(fù)輸出電壓擺幅。電源電壓不需要相等。OPAx22x系列的電源之間的電壓最小為5伏，電源之間的電壓為36伏。例如，正電源可以設(shè)置為25 V，負(fù)極電源設(shè)置為–5 V，反之亦然。此外，關(guān)鍵參數(shù)在規(guī)定的溫度范圍（-40°C至85°C）范圍內(nèi)得到保證。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度而顯著變化的參數(shù)。

偏移電壓調(diào)整

OPAx22x系列是激光微調(diào)的非常低的偏移和漂移，因此大多數(shù)應(yīng)用不需要外部調(diào)整。但是，OPA227和OPA228（單一型號）在針腳1和8上提供偏置電壓微調(diào)連接。如圖36所示，可以通過連接電位計(jì)來調(diào)整偏移電壓。此調(diào)整只能用于使運(yùn)算放大器的偏移歸零。此調(diào)整不應(yīng)用于補(bǔ)償系統(tǒng)中其他地方產(chǎn)生的偏移，因?yàn)檫@會導(dǎo)致額外的溫度漂移。

輸入保護(hù)

背靠背二極管（見圖37）用于OPAx22x上的輸入保護(hù)。超過這些二極管的開啟閾值，如在脈沖條件下，由于放大器的有限轉(zhuǎn)換率，會導(dǎo)致電流流過輸入保護(hù)二極管。如果沒有外部限流電阻，輸入設(shè)備可能會被破壞。高輸入電流源會對放大器造成細(xì)微損壞。雖然該裝置可能仍能正常工作，但重要參數(shù)，如輸入偏移電壓、漂移和噪聲可能會發(fā)生偏移。

當(dāng)使用OPA227作為單位增益緩沖器（跟隨器）時(shí)，輸入電流應(yīng)限制在20毫安。這可以通過插入一個(gè)反饋電阻或一個(gè)電阻串聯(lián)源來實(shí)現(xiàn)。使用方程式1計(jì)算足夠的電阻器尺寸。

其中：•RX與源串聯(lián)或插入反饋路徑。

例如，對于10 V脈沖（VS=10 V），總回路電阻必須為500Ω。如果源阻抗足夠大，足以單獨(dú)限制電流，則不需要額外的電阻。任何外部電阻器的尺寸必須仔細(xì)選擇，因?yàn)樗鼈儠黾釉肼暋Ｓ嘘P(guān)噪聲計(jì)算的更多信息，請參閱本數(shù)據(jù)表的噪聲性能部分。圖37顯示了一個(gè)實(shí)現(xiàn)限流反饋電阻器的示例。

輸入偏置電流消除

opax2x系列的輸入偏置電流通過相等和相反的抵消電流進(jìn)行內(nèi)部補(bǔ)償。產(chǎn)生的輸入偏置電流是輸入偏置電流和抵消電流之間的差值。剩余輸入偏置電流可以是正的也可以是負(fù)的。

當(dāng)以這種方式消除偏置電流時(shí)，輸入偏置電流和輸入偏置電流近似相等。為了消除輸入偏置電流的影響而增加的電阻（如圖38所示）實(shí)際上可能會增加偏移和噪聲，因此不建議使用。

噪聲性能

圖39顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻(xiàn)）中，不同源阻抗的總電路噪聲。兩個(gè)不同的運(yùn)算放大器顯示與總電路噪聲計(jì)算。OPA227具有極低的電壓噪聲，是低源阻抗（小于20 kΩ）的理想選擇。一個(gè)類似的精密運(yùn)算放大器，OPA277，有一些更高的電壓噪聲，但較低的電流噪聲。它在中等源阻抗（10 kΩ到100 kΩ）下提供了出色的噪聲性能。在100kΩ以上，F(xiàn)ET輸入運(yùn)算放大器，如OPA132（非常低的電流噪聲）可以提供更好的性能。使用圖39中的公式計(jì)算總電路噪聲。en=電壓噪聲，in=電流噪聲，RS=源阻抗，k=玻爾茲曼常數(shù)=1.38×10–23 J/k，T是溫度（單位：k）。有關(guān)計(jì)算噪波的詳細(xì)信息，請參見基本噪波計(jì)算。

基本噪聲計(jì)算

低噪聲運(yùn)算放大器電路的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)考慮各種可能的噪聲因素：來自信號源的噪聲、運(yùn)算放大器中產(chǎn)生的噪聲以及來自反饋網(wǎng)絡(luò)電阻器的噪聲。電路的總噪聲是所有噪聲分量的平方根和組合。

源阻抗的電阻部分產(chǎn)生與電阻平方根成比例的熱噪聲。該函數(shù)如圖39所示。由于源阻抗通常是固定的，所以選擇運(yùn)算放大器和反饋電阻，以盡量減少它們對總噪聲的貢獻(xiàn)。

圖39顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻(xiàn)）中，不同源阻抗的總噪聲。運(yùn)算放大器本身提供電壓噪聲分量和電流噪聲分量。電壓噪聲通常被建模為偏置電壓的時(shí)變分量。電流噪聲被建模為輸入偏置電流的時(shí)變分量，并與源電阻反應(yīng)產(chǎn)生噪聲的電壓分量。因此，給定應(yīng)用的最低噪聲運(yùn)算放大器取決于源阻抗。對于低源阻抗，電流噪聲可以忽略不計(jì)，電壓噪聲通常占主導(dǎo)地位。對于高源阻抗，電流噪聲可能占主導(dǎo)地位。

圖40顯示了帶增益的反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)運(yùn)算放大器電路配置。在有增益的電路配置中，反饋網(wǎng)絡(luò)電阻也會產(chǎn)生噪聲。運(yùn)算放大器的電流噪聲與反饋電阻反應(yīng)，產(chǎn)生額外的噪聲分量。通常可以選擇反饋電阻值，使這些噪聲源可以忽略不計(jì)。兩種配置的總噪聲方程如下圖所示。

圖41顯示了用于測試OPA227和OPA228噪聲的0.1 Hz 10 Hz帶通濾波器。濾波電路采用德州儀器公司的FilterPro軟件。圖42顯示了用于噪聲測試的OPA227和OPA228的配置。

電磁干擾抑制比（EMIRR）

電磁干擾抑制比（EMI）描述了運(yùn)算放大器的EMI抗擾度。對許多運(yùn)算放大器來說，一個(gè)常見的不利影響是由于射頻信號整流而引起的偏移電壓的變化。一個(gè)運(yùn)算放大器，如果能夠更有效地抑制由于EMI而引起的偏移量的變化，則具有更高的emir，并通過分貝值量化。測量EMIRR的方法有很多種，但本節(jié)提供EMIRR in+，它專門描述了將RF信號應(yīng)用到運(yùn)算放大器的非反轉(zhuǎn)輸入管腳時(shí)的EMIRR性能。一般來說，由于以下三個(gè)原因，僅對非轉(zhuǎn)換輸入進(jìn)行EMIRR測試：

1.眾所周知，運(yùn)算放大器的輸入引腳對電磁干擾最為敏感，通常比電源或輸出引腳更能校正射頻信號。

2.無換向和逆變運(yùn)算放大器的輸入具有對稱的物理布局，并且顯示出幾乎匹配的EMIRR性能。

3.EMIRR在非轉(zhuǎn)換管腳上比在其他管腳上更容易測量，因?yàn)榉寝D(zhuǎn)換輸入端可以隔離在印刷電路板（PCB）上。這種隔離使得射頻信號可以直接應(yīng)用到不轉(zhuǎn)換的輸入終端，而不需要來自其他組件的復(fù)雜交互或連接PCB線路。

有關(guān)EMIRR IN+定義和測試方法的更正式討論，請參閱應(yīng)用報(bào)告SBOA128，運(yùn)算放大器的EMI抑制比。OPA227的EMIRR IN+與頻率的關(guān)系如圖43所示。

如果可用，任何雙和四路運(yùn)算放大器設(shè)備版本具有幾乎相似的EMIRR IN+性能。OPA227單位增益帶寬為8MHz。低于此頻率的EMIRR性能表示屬于運(yùn)算放大器帶寬內(nèi)的干擾信號。

表1顯示了OPA227在實(shí)際應(yīng)用中常見的特定頻率下的EMIRR IN+值。表1中列出的應(yīng)用可以集中在所示的特定頻率上或在其附近運(yùn)行。這些信息可能對從事此類應(yīng)用的設(shè)計(jì)師特別感興趣，或者在其他領(lǐng)域工作的設(shè)計(jì)師可能會特別感興趣，比如工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療（ISM）無線電波段。

EMIRR IN+測試配置

圖44顯示了測試EMIRR IN+的電路配置。射頻源通過傳輸線連接到運(yùn)算放大器的非轉(zhuǎn)換輸入端。運(yùn)算放大器配置在單位增益緩沖拓?fù)渲校敵鲞B接到低通濾波器（LPF）和數(shù)字萬用表（DMM）。運(yùn)算放大器輸入端的大阻抗失配會導(dǎo)致電壓反射；然而，在確定EMIRR IN+時(shí)，對這種影響進(jìn)行了描述和說明。由此產(chǎn)生的直流偏移電壓由萬用表進(jìn)行采樣和測量。LPF將萬用表與可能干擾萬用表精度的殘余射頻信號隔離。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參閱SBOA128。

設(shè)備功能模式

OPAx22x具有單一功能模式，當(dāng)電源電壓大于5 V（±2.5 V）時(shí)，可運(yùn)行。OPA2X的最大電源電壓為36 V（±18 V）。

應(yīng)用與實(shí)施

注意：以下應(yīng)用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準(zhǔn)確性或完整性。TI的客戶負(fù)責(zé)確定組件的適用性。客戶應(yīng)驗(yàn)證和測試其設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，以確認(rèn)系統(tǒng)功能。

申請信息

opax2x系列是一種低噪聲的精密運(yùn)算放大器。OPAx227系列具有單位增益穩(wěn)定，轉(zhuǎn)換速率為2.3V/μs，帶寬為8MHz。OPAx228系列是為更高速的應(yīng)用而優(yōu)化的，增益為5或更高，具有10V/μs的轉(zhuǎn)換速率和33MHz的帶寬。在噪聲或高阻抗電源的應(yīng)用中，可能需要離器件引腳很近的去耦電容器。在大多數(shù)情況下，0.1-μF電容器就足夠了。

三極，20 kHz低通，0.5-dB切比雪夫?yàn)V波器

長波紅外探測器放大器

高性能同步解調(diào)器

耳機(jī)放大器

三波段主動音調(diào)控制（低音、中音和高音）

典型應(yīng)用

設(shè)計(jì)要求

1.操作OPAx228增益小于5 V/V

2.容性負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行

詳細(xì)設(shè)計(jì)程序

在低增益中使用OPA228

OPAx228系列適用于信號增益為5或更高的應(yīng)用，但可以在較低增益下利用其高速性。在沒有外部補(bǔ)償?shù)那闆r下，OPA228具有足夠的相位裕度，以保持單位增益的穩(wěn)定性，并帶有純電阻負(fù)載。然而，負(fù)載電容的增加會降低相位裕度，使運(yùn)算放大器不穩(wěn)定。

各種補(bǔ)償技術(shù)已經(jīng)過評估，專門用于OPA228。建議的配置包括一個(gè)額外的電容器（CF）與反饋電阻并聯(lián)，如圖51和圖52所示。這個(gè)反饋電容器用于補(bǔ)償電路的兩個(gè)目的。運(yùn)算放大器的輸入電容和反饋電阻相互作用，導(dǎo)致相移，從而導(dǎo)致不穩(wěn)定。CF補(bǔ)償輸入電容，使峰值最小化。此外，在高頻下，輸入電容與反饋電容的比值對放大器的閉環(huán)增益有很大的影響。因此，可以選擇CF以在保持高速的同時(shí)產(chǎn)生良好的穩(wěn)定性。

在沒有外部補(bǔ)償?shù)那闆r下，OPA228的噪聲規(guī)格與OPA227相同，增益為5或更大。通過附加的外部補(bǔ)償，OPA228的輸出噪聲將更高。噪聲的增加量與由CIN/CF比值建立的高頻閉環(huán)增益的增加直接相關(guān)。

圖51和圖52分別顯示了增益為2和–2的推薦電路。圖中給出了CF的近似值。由于補(bǔ)償高度依賴于電路設(shè)計(jì)、電路板布局和負(fù)載條件，應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)對CF進(jìn)行優(yōu)化，以獲得最佳結(jié)果。圖53和圖55顯示了在100 pF負(fù)載下G=2配置的大信號和小信號階躍響應(yīng)電容圖54和圖56顯示了負(fù)載電容為100 pF的G=-2配置的大信號和小信號階躍響應(yīng)。

應(yīng)用曲線

電源建議

OPAx22x系列的規(guī)定工作電壓為5 V至36 V（±2.5 V至±18 V）；許多規(guī)格適用于-40°C至85°C之間。可顯示與與工作電壓或溫度相關(guān)的顯著變化的參數(shù)見電氣特性：OPAx227系列（VS=±5 V至±15 V）。

注意安全

大于36 V的電源電壓會永久損壞設(shè)備；請參閱絕對最大額定值。

將0.1-μF旁路電容器靠近電源引腳，以減少噪聲或高阻抗電源的耦合誤差。有關(guān)旁路電容器放置的詳細(xì)信息，請參閱布局指南。

布局

布局指南

為獲得設(shè)備的最佳操作性能，請使用良好的PCB布局實(shí)踐，包括：

•噪聲可以通過整個(gè)電路的電源引腳和運(yùn)算放大器本身傳播到模擬電路中。旁路電容器用于通過提供模擬電路局部的低阻抗電源來降低耦合噪聲。

–將低ESR、0.1-μF陶瓷旁路電容器連接在每個(gè)電源引腳和接地之間，并盡可能靠近設(shè)備。從V+到地的單旁路電容器適用于單電源應(yīng)用。

•電路模擬和數(shù)字部分的單獨(dú)接地是最簡單和最有效的噪聲抑制方法之一。通常在一個(gè)或多個(gè)多層PCB層上。接地板有助于分配熱量并減少電磁干擾噪音。確保在物理上分離數(shù)字和模擬接地，注意接地電流的流動。有關(guān)更多詳細(xì)信息，請參閱電路板布局技術(shù)（SLOA089）。

•為了減少寄生耦合，輸入軌跡應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離電源或輸出軌跡。如果這些記錄道不能保持分離，則垂直穿過敏感記錄道要比與噪聲記錄道平行要好得多。

•將外部組件盡可能靠近設(shè)備。如布局示例所示，保持RF和RG靠近逆變輸入，可以使寄生電容最小化。

•輸入記錄道的長度應(yīng)盡可能短。始終記住，輸入軌跡是電路中最敏感的部分。

•考慮在關(guān)鍵線路周圍設(shè)置一個(gè)驅(qū)動的低阻抗保護(hù)環(huán)。保護(hù)環(huán)可以顯著降低附近不同電位的漏電電流。

•建議在板組裝后清潔PCB，以獲得最佳性能。

•任何精密集成電路都可能因水分進(jìn)入塑料包裝而發(fā)生性能變化。在任何水性PCB清潔過程之后，建議烘烤PCB組件，以去除清潔過程中引入設(shè)備包裝的水分。在大多數(shù)情況下，在85°C的低溫清潔后烘烤30分鐘就足夠了。

布局示例

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