特征

•低壓噪聲：1 kHz時為1.1 nV/√Hz

•輸入電壓噪聲：80 nVPP（0.1赫茲至10赫茲）

•THD+N:–136dB（G=1，f=1 kHz）

•偏移電壓：350μV（最大）

•偏移電壓漂移：0.35μV/°C（典型值）

•低電源電流：6 mA/Ch（最大）

•統一增益穩定

•增益帶寬產品：

80兆赫（G=100）

45兆赫（G=1）

•轉換速率：27 V/μs

•16位設置：700 ns

•寬電源范圍：±2.25 V至±18 V，4.5 V至36 V

•軌對軌輸出

•輸出電流：30 mA

應用

•井下鉆探

•高溫環境

支持極端溫度應用

•受控基線

•一個裝配/試驗場地

•一個制造場地

•極端溫度范圍（-55°C/150°C）；（1）、可定制溫度范圍

•延長產品生命周期

•延長產品變更通知

•產品可追溯性

•Texas Instruments高溫產品采用高度優化的硅（模具）解決方案，具有設計和工藝改進功能，可在延長溫度下最大限度地提高性能。

說明

OPA2211是一款精密運算放大器，其電源電流僅為3.6毫安，可實現極低的1.1 nV/√Hz噪聲密度。該設備還提供軌到軌輸出擺動，最大限度地擴大了動態范圍。

OPA2211的極低電壓和低電流噪聲、高速度和寬輸出擺幅使該器件成為PLL應用中環路濾波器放大器的最佳選擇。

在精密數據采集應用中，OPA2211在10-V輸出擺動期間提供700納秒的穩定時間，達到16位精度。這種交流性能，加上只有240μV的偏移量和0.35μV/°C的溫度漂移，使得OPA2211成為驅動高精度16位模數轉換器（ADC）或緩沖高分辨率數模轉換器（DAC）輸出的理想選擇。

OPA2211適用于±2.25 V至±18 V的寬雙電源范圍，或4.5 V至36 V的單電源操作。

此運算放大器的規定范圍為TJ=–55°C至150°C。

典型特征

在TA=+25°C時，VS=±18V，RL=10kΩ，除非另有說明。

應用程序信息

OPA22211是一個單位增益穩定，精度運算放大器非常低的噪音。在噪聲或高阻抗電源的應用中，需要離設備引腳近的去耦電容器。在大多數情況下，0.1μF電容器是足夠的。圖40顯示了OPA22211的簡化示意圖。該模具采用SiGe雙極工藝，包含180個晶體管。

工作電壓

OPA22211系列操作安培在±2.25V至±18V電源之間工作，同時保持良好性能。OPA211系列在電源之間的工作電壓僅為+4.5V，電源之間的電壓可達+36V。然而，有些應用不需要等正負輸出電壓擺動。對于OPA22211系列，電源電壓不需要相等。例如，正極電源可設置為+25V，負極電源為-5V，反之亦然。

公共模式電壓必須保持在規定范圍內。此外，關鍵參數在規定的溫度范圍內得到保證，TJ=–55°C至+150°C。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度變化顯著的參數。

輸入保護

OPA2211的輸入端子通過背靠背二極管防止過大的差分電壓，如圖41所示。在大多數電路應用中，輸入保護電路沒有后果。然而，在低增益或G=1的電路中，由于放大器的輸出不能對輸入斜坡做出足夠快的響應，所以快速斜坡輸入信號可以使這些二極管向前偏移。典型特征的圖31說明了這種影響。如果輸入信號足夠快，足以產生這種正向偏置條件，則輸入信號電流必須限制在10mA或以下。如果輸入信號電流不受固有限制，則可使用輸入串聯電阻器來限制信號輸入現在。這個輸入串聯電阻降低了OPA2211的低噪聲性能，并在本數據的噪聲性能部分進行了討論工作表。圖41示出實現限流反饋電阻器的示例。

噪聲性能

圖42顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網絡，因此沒有額外的噪聲貢獻）的運放源阻抗變化的總電路噪聲。兩個不同的運算放大器顯示與總電路噪聲計算。OPA2211具有非常低的電壓噪聲，使其成為低源阻抗（小于2kΩ）的理想選擇。一個類似的精密運算放大器，OPA227，有較高的電壓噪聲，但較低的電流噪聲。它在中等源阻抗（10kΩ到100kΩ）下提供了出色的噪聲性能。在100kΩ以上，FET輸入運放，如OPA132（非常低的電流噪聲）可以提供更好的性能。圖42中的方程式用于計算總電路噪聲。注意，en=電壓噪聲，In=電流噪聲，RS=源阻抗，k=玻爾茲曼常數=1.38×10–23 J/k，T是溫度（單位：k）。

基本噪聲計算

低噪聲運算放大器電路的設計需要仔細考慮各種可能的噪聲因素：來自信號源的噪聲、運算放大器中產生的噪聲以及來自反饋網絡電阻器的噪聲。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生與電阻平方根成比例的熱噪聲。該函數如圖42所示。源阻抗通常是固定的；因此，選擇運放和反饋電阻，以盡量減少各自對總噪聲的貢獻。

圖42描繪了在單位增益配置（沒有反饋電阻網絡，因此沒有額外的噪聲貢獻）中使用運放的不同源阻抗的總噪聲。運算放大器本身同時產生電壓噪聲分量和電流噪聲組件。該電壓噪聲通常被建模為偏置電壓的時變分量。電流噪聲被建模為輸入偏置電流的時變分量，并與源電阻反應以產生噪音。所以，給定應用的最低噪聲運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，電壓噪聲通常占主導地位。對于高源阻抗，電流噪聲可能占主導地位。

說明了反向和非逆變運算放大器電路配置與增益。在有增益的電路配置中，反饋網絡電阻也會產生噪聲。運算放大器的電流噪聲與反饋電阻反應，產生額外的噪聲分量。通常可以選擇反饋電阻值，使這些噪聲源可以忽略不計。給出了兩種結構的總噪聲方程。

總諧波失真測量

OPA2211系列運算放大器具有優良的失真特性。THD+噪聲在整個音頻范圍內（20Hz至20kHz，負載為600Ω）低于0.0001%（G=+1，VO=3VRMS）。

OPA2211系列運算放大器產生的失真低于許多商用失真分析儀的測量極限。然而，中所示的特殊測試電路可用于擴展測量能力。

電應力過大

設計者經常問運算放大器承受過大電應力的能力。這些問題往往集中在設備輸入上，但可能涉及電源電壓引腳，甚至輸出引腳。每一種不同的引腳功能都具有由特定半導體制造工藝和連接到引腳的特定電路的電壓擊穿特性決定的電應力極限。此外，內部靜電放電（ESD）保護內置在這些電路中，以防止在產品裝配之前和過程中發生意外的ESD事件。

有助于更好地理解這一基本的ESD電路及其與電氣過應力事件的相關性。圖43顯示了OPA2211中包含的ESD電路（用虛線區域表示）。ESD保護電路包括幾個電流控制二極管，這些二極管從輸入和輸出引腳連接起來，并返回到內部電源線，在那里，它們在操作系統內部的吸收裝置處會合放大器。這個保護電路在正常電路運行期間保持不活動狀態。

運算放大器失真可以被認為是一個內部誤差源，可以參考輸入。顯示了導致運算放大器失真比通常由運算放大器產生的失真大101倍的電路。在其他標準的非互易放大器配置中加入R3會改變電路的反饋系數或噪聲增益。閉環增益不變，但可用于糾錯的反饋減少了101倍，從而將分辨率提高了101倍。注意，應用于運算放大器的輸入信號和負載與沒有R3的傳統反饋相同。R3的值應保持較小，以盡量減少其對失真測量的影響。

該技術的有效性可通過在高增益和/或高頻下重復測量來驗證，其中失真在測試設備的測量能力范圍內。本數據表的測量采用音頻精密系統雙失真/噪聲分析儀，大大簡化了重復測量。然而，測量技術可以用手動畸變測量儀器來執行。

ESD事件會產生一個持續時間短的高壓脈沖，當它通過半導體器件放電時，該脈沖被轉換成持續時間短、電流大的脈沖。ESD保護電路設計用于在運算放大器核心周圍提供電流通路，以防止其損壞。保護電路吸收的能量隨后以熱量的形式散失。

當一個ESD電壓在兩個或多個放大器器件引腳上形成時，電流流過一個或多個轉向二極管。根據電流的路徑，吸收裝置可能會被激活。吸收裝置的觸發電壓或閾值電壓高于OPA2211的正常工作電壓，但低于器件擊穿電壓水平。一旦超過這個閾值，吸收裝置會迅速啟動，并將電源軌上的電壓保持在安全水平。

當運算放大器連接到如圖43所示的電路中時，ESD保護組件將保持非活動狀態，并且不會參與應用電路的操作。然而，當外加電壓超過給定引腳的工作電壓范圍時，可能會出現這種情況。如果出現這種情況，則存在一些內部ESD保護電路可能偏壓并傳導電流的風險。任何這樣的電流都是通過導向二極管路徑產生的，很少涉及吸收裝置。

圖43描述了一個具體的例子，其中輸入電壓VIN超過正電源電壓（+VS）500毫伏或更多。電路中發生的大部分情況取決于電源特性。如果+VS可以吸收電流，則上部輸入轉向二極管之一將電流導至+與過度隨著車輛識別號（VIN）越來越高，電流水平可能會越來越高。因此，數據表規范建議應用程序將輸入電流限制在10mA。

如果電源不能吸收電流，VIN可以開始向運算放大器提供電流，然后作為正電源電壓源接管。這種情況下的危險是電壓可能上升到超過運算放大器絕對最大額定值的水平。在極端但罕見的情況下，吸收裝置會在+VS和-VS作用時觸發。如果發生此事件，則在+VS和–VS電源之間建立直流路徑。吸收裝置的功耗很快就被超過，極端的內部加熱會破壞運算放大器。

另一個常見的問題是，當電源+VS和/或-VS為0V時，如果輸入信號被施加到輸入端，放大器會發生什么情況。同樣，這取決于在0V或低于輸入信號幅度的電平下的電源特性。如果電源顯示為高阻抗，則運算放大器電源電流可由輸入源通過電流控制提供二極管。這個狀態不是正常的偏壓狀態；放大器很可能不會正常工作。如果電源阻抗低，則通過轉向二極管的電流可能會變得相當高。電流水平取決于輸入源傳輸電流的能力，以及輸入路徑中的任何電阻。

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