特征

•卓越的音質

•超低噪聲：1kHz時為2.5nV/√Hz

•超低失真：1kHz時為0.00003%

•高轉換率：20V/μs

•寬帶：35MHz（G=+1）

•高開環增益：120dB

•統一增益穩定

•低靜態電流：每2.6mA渠道

•軌對軌輸出

•寬電源范圍：±2.25V至±18V

•提供雙重和四重版本

應用

•專業音頻設備

•廣播演播室設備

•模擬和數字混音器

•高端A/V接收器

•高端藍光™ 玩家

說明

OPA1602和OPA1604雙極輸入運算放大器實現非常低的2.5nV/√Hz噪聲密度，1kHz下的超低失真為0.00003%。OPA1602和OPA1604系列運算放大器在2kΩ負載下提供軌對軌輸出擺幅在600毫伏以內，這增加了凈空并最大化了動態范圍。這些器件還具有±30mA的高輸出驅動能力。

這些器件在±2.25V到±18V的非常寬的供電范圍內工作，每個通道的供電電流僅為2.6mA。OPA1602和OPA1604是單位增益穩定的，在廣泛的負載條件下提供良好的動態性能。

這些設備還具有完全獨立的電路，以實現最低的串擾，并且不受信道之間的交互影響，即使在過驅動或過載的情況下也是如此。

OPA1602和OPA1604的溫度范圍為-40°C至+85°C。

典型特征

TA=+25°C，VS=±15V，RL=2kΩ時，除非另有說明。

申請信息

OPA1602和OPA1604是單位增益穩定，精度雙和四運算放大器非常低噪音。應用噪聲或高阻抗電源需要去耦電容器靠近器件引腳。在大多數情況下，0.1μF電容器就足夠了。圖31顯示了OPA160x的簡化示意圖（顯示了一個通道）。

工作電壓

OPA160x系列運算放大器可在±2.25V至±18V電源范圍內工作，同時保持出色的性能。OPA160x系列可在電源之間的電壓為+4.5V，電源之間的電壓為+36V。然而，有些應用不需要相同的正、負輸出電壓擺幅。對于OPA160x系列，電源電壓不需要相等。例如，正極電源可以設置為+25V，負極電源設置為-5V。

在所有情況下，共模電壓必須保持在規定范圍內。此外，關鍵參數在TA=–40°C到+85°C的指定溫度范圍內得到保證。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度而顯著變化的參數。

輸入保護

OPA1602和OPA1604的輸入端子采用背靠背二極管進行保護，以防差動電壓過高，如圖32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電路中，由于放大器的輸出不能對輸入做出足夠快的響應，所以快速傾斜的輸入信號可以使這些二極管向前偏移坡道。這個效果如圖17所示的典型特征。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。如果輸入信號電流沒有固有的限制，可以使用輸入串聯電阻（RI）和/或反饋電阻器（RF）來限制信號輸入電流。該電阻器降低了OPA160x的低噪聲性能，并在下面的噪聲性能部分進行了檢查。圖32顯示了使用限流輸入和反饋電阻時的配置示例。

噪聲性能

圖33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。

OPA160x（GBW=35MHz，G=+1）顯示，并計算出總電路噪聲。運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，并與源電阻反應產生噪聲的電壓分量。因此，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，而電壓噪聲通常占主導地位。OPA160x系列運算放大器的低電壓噪聲使其成為小于1kΩ的低源阻抗的更好選擇。

圖33中的方程式顯示了總電路噪聲的計算，這些參數如下：

•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=溫度，單位：開氏度（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。圖33描繪了這一點方程式。這個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34說明了帶增益的逆變和非逆變運算放大器電路配置。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?？梢赃x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

OPA160x系列運算放大器具有優良的失真特性。在20Hz至20kHz的音頻頻率范圍內，THD+噪聲低于0.00008%（G=+1，VO=3VRMS，BW=80kHz）（特性性能見圖7）。

OPA160x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。但是，可以使用特殊的測試電路（如圖35所示）來擴展測量能力。

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。圖35顯示了導致運算放大器失真增大的電路（有關各種信號增益的失真增益系數，請參閱圖35中的表格）。R3的加入對于其他標準的非互易放大器配置，可以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被失真增益因子降低，從而將分辨率提高相同的量。注意，應用到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。

電容性負載

OPA1602和OPA1604的動態特性已經針對常見的增益、負載和操作進行了優化條件低閉環增益和高容性負載的結合降低了放大器的相位裕度，并可能導致增益峰值或振蕩。因此，較重的電容性負載必須與輸出隔離。實現這種隔離的最簡單方法是在輸出端串聯一個小電阻（例如RS等于50Ω）。

這個小的串聯電阻也可以防止過多的功率消耗，如果設備的輸出變短。圖19顯示了幾個RS值的小信號超調與電容性負載的關系圖。有關分析技術和應用電路的詳細信息，請參閱應用公告AB-028（文獻編號：SBOA015，可從TI網站下載）。

功率損耗

OPA1602和OPA1604系列運算放大器能夠驅動2kΩ負載，電源電壓高達±18V。在高電源下工作時，內部功耗會增加電壓。銅與傳統材料相比，OPA160x系列運算放大器采用的引線框架結構提高了散熱性能。電路板布局也有助于最大限度地降低結溫升。寬的銅痕跡有助于散熱，作為一個額外的散熱器。通過將設備焊接到電路板上，而不是使用插座，可以進一步將溫升降到最低。

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。

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。設計ESD保護電路以防止核心電路受到損壞。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。當一個快速的ESD電壓脈沖通過電源引腳時，OPA160x內部的吸收裝置就會觸發。ESD脈沖一次觸發，迅速觸發一個安全電平。

當運算放大器連接到如圖36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36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中的一個將電流傳導并引導至+VS。過高的電流水平會隨著VIN的升高而流動。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。

如果電源吸收電流的能力存在不確定性，可以在電源引腳上添加外部齊納二極管，如圖36所示。

必須選擇齊納電壓，使二極管在正常情況下不會打開手術。但是其齊納電壓應足夠低，以便在電源引腳開始上升到高于安全工作電源電壓水平時齊納二極管導通。

應用電路

圖37顯示了一個附加的應用程序思想。

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