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：125μV（最大）

•偏移電壓漂移：0.35μV/°C（典型值）

•低電源電流：3.6 mA/Ch（典型值）

•統(tǒng)一增益穩(wěn)定

•增益帶寬產(chǎn)品：

80兆赫（100兆赫）

45兆赫（G=1）

•轉(zhuǎn)換速率：27 V/μs

•16位設(shè)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(yīng)用

•PLL環(huán)路濾波器

•低噪聲、低功耗信號處理

•16位ADC驅(qū)動程序

•DAC輸出放大器

•有源濾波器

•低噪聲儀表放大器

•超聲波放大器

•專業(yè)音頻前置放大器

•低噪聲頻率合成器

•紅外探測器放大器

•水聽器放大器

•檢波器放大器

•醫(yī)療

支持極端溫度應(yīng)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/210°C）

•延長產(chǎn)品生命周期

•延長產(chǎn)品變更通知

•產(chǎn)品可追溯性

•Texas Instruments高溫產(chǎn)品采用高度優(yōu)化的硅（模具）解決方案，具有設(shè)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

OPA211系列精密運算放大器實現(xiàn)非常低的1.1nV/√Hz噪聲密度，電源電流僅為3.6mA。該系列還提供軌到軌輸出擺動，最大限度地擴大動態(tài)范圍。

OPA211系列的極低電壓和低電流噪聲、高速和寬輸出擺幅使這些器件成為PLL應(yīng)用中環(huán)路濾波器放大器的最佳選擇。

在精密數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中，OPA211系列運算放大器提供700納秒的穩(wěn)定時間，達到10伏輸出擺動的16位精度。這種交流性能，再加上只有125μV的偏移量和0.35μV/°C的溫度漂移，使OPA211成為驅(qū)動高精度16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或緩沖高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出的理想選擇。

OPA211系列適用于±2.25 V至±18 V的寬雙電源供電范圍，或適用于4.5 V至36 V的單電源操作。

該系列運算放大器的規(guī)定范圍為TA=–55°C至210°C。

（1）、可定制溫度范圍

典型特征

除非另有說明，否則TA=25°C，VS=±18 V，RL=10 kΩ。

申請信息

OPA211是一個單位增益穩(wěn)定，精度非常低的運算放大器。噪聲或高阻抗電源的應(yīng)用要求去耦電容器靠近器件引腳。在大多數(shù)情況下，0.1-μF電容器就足夠了。圖42顯示了OPA211的簡化示意圖。該芯片采用SiGe雙極工藝，包含180個晶體管。

工作電壓

OPA211系列運算放大器可在±2.25-V至±18-V電源范圍內(nèi)工作，同時保持出色的性能。OPA211系列的電源之間的電壓僅為4.5伏，電源之間的電壓最高可達36伏。然而，有些應(yīng)用不需要相同的正、負輸出電壓擺幅。對于OPA211系列，電源電壓不需要相等。例如，正電源可以設(shè)置為25 V，負極電源設(shè)置為–5 V，反之亦然。

共模電壓必須保持在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，關(guān)鍵參數(shù)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)得到保證，TA=–55°C到210°C。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)。

輸入保護

如圖211-211所示，OPA-43的輸入端與輸入端之間存在過大的電壓差分保護。在大多數(shù)電路應(yīng)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(yīng)，所以快速斜坡輸入信號可以使這些二極管向前偏移。典型特征圖30說明了這種影響。如果輸入信號足夠快，足以產(chǎn)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(lián)電阻器來限制信號輸入現(xiàn)在。這個輸入串聯(lián)電阻降低了OPA211的低噪聲性能，并在本數(shù)據(jù)的噪聲性能部分進行了討論工作表。圖43示出實現(xiàn)限流反饋電阻器的示例。

噪聲性能（1）

圖44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）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。OPA211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，F(xiàn)ET輸入運算放大器，如OPA132（非常低的電流噪聲）可以提供更好的性能。圖44中的方程式用于計算整個電路噪音。注意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）。

基本噪聲計算

低噪聲運算放大器電路的設(shè)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(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44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44描繪了在單位增益配置（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻）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(chǎn)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(yīng)以產(chǎn)生噪音。所以，給定應(yīng)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(dǎo)地位。對于高源阻抗，電流噪聲可能占主導(dǎo)地位。

圖45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(wǎng)絡(luò)電阻也會產(chǎn)生噪聲。運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。給出了兩種結(jié)構(gòu)的總噪聲方程。

總諧波失真測量

OPA211系列運算放大器具有優(yōu)良的失真特性。THD+噪聲在整個音頻范圍內(nèi)低于0.0001%（G=1，VO=3Vrms），20 Hz至20 kHz，負載為600Ω。

OPA211系列運算放大器產(chǎn)生的失真低于許多商用失真分析儀的測量極限。然而，圖46所示的特殊測試電路可用于擴展測量能力。

運算放大器失真可以被認為是一個內(nèi)部誤差源，可以參考輸入。圖46顯示了一個電路，它使運算放大器的失真比通常由運算放大器產(chǎn)生的失真大101倍。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(shù)或噪聲增益。閉環(huán)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，施加到運算放大器上的輸入信號和負載與沒有R3的傳統(tǒng)反饋相同。R3的值應(yīng)保持較小，以盡量減少其對失真測量的影響。

該技術(shù)的有效性可通過在高增益和/或高頻下重復(fù)測量來驗證，其中失真在測試設(shè)備的測量能力范圍內(nèi)。本數(shù)據(jù)表的測量采用音頻精密系統(tǒng)雙失真/噪聲分析儀，大大簡化了重復(fù)測量。然而，測量技術(shù)可以用手動畸變測量儀器來執(zhí)行。

關(guān)閉

OPA211的關(guān)閉（啟用）功能參考運算放大器的正電源電壓。有效的高電平會禁用運算放大器。有效高電壓定義為施加在停機銷上的正極電源的（V+）-0.35 V。有效的低電壓定義為正極電源引腳下的（V+）-3V。例如，當VCC為±15 V時，設(shè)備在12 V或以下啟動。設(shè)備在14.65 V或以上禁用。如果使用雙電源或分體式電源，應(yīng)注意確保有效的高輸入或有效低輸入信號正確參考正電源電壓。此引腳必須連接到有效的高或低電壓或驅(qū)動，而不是留下開路。啟用和禁用時間在“典型特性”部分中提供（參見圖39到圖41）。禁用時，輸出假定為高阻抗狀態(tài)。

電應(yīng)力過大

設(shè)計者經(jīng)常問運算放大器承受過大電應(yīng)力的能力。這些問題往往集中在設(shè)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(dǎo)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(yīng)力極限。此外，內(nèi)部靜電放電（ESD）保護內(nèi)置在這些電路中，以防止在產(chǎn)品裝配之前和過程中發(fā)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(yīng)力事件的相關(guān)性。圖47顯示了OPA211中包含的ESD電路（用虛線區(qū)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，并返回內(nèi)部電源線，在那里它們在操作內(nèi)部的吸收裝置處相遇放大器。這個保護電路在正常電路運行期間保持不活動狀態(tài)。

ESD事件產(chǎn)生一個持續(xù)時間短、電壓高的脈沖，當它通過半導(dǎo)體器件放電時，該脈沖被轉(zhuǎn)換成持續(xù)時間短、電流大的脈沖。ESD保護電路設(shè)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(zhuǎn)向二極管。根據(jù)電流的路徑，吸收裝置可能會被激活。吸收裝置的觸發(fā)電壓或閾值電壓高于OPA211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47所示的電路中時，ESD保護組件將保持非活動狀態(tài)，并且不會參與應(yīng)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(xiàn)這種情況。如果出現(xiàn)這種情況，則存在一些內(nèi)部ESD保護電路可能偏壓并傳導(dǎo)電流的風(fēng)險。任何這樣的電流都是通過導(dǎo)向二極管路徑產(chǎn)生的，很少涉及吸收裝置。

圖47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 mV或更多。電路中發(fā)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(zhuǎn)向二極管中的一個將電流導(dǎo)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(shù)據(jù)表規(guī)范建議應(yīng)用程序?qū)⑤斎腚娏飨拗圃?0毫安。

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，應(yīng)用VS和–VS時，吸收裝置會觸發(fā)。如果發(fā)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(nèi)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0 V時，如果輸入信號應(yīng)用于輸入，放大器會發(fā)生什么情況。同樣，這取決于電源特性，而電源電壓為0 V，或低于輸入信號振幅的電平。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(tài)不是正常的偏壓狀態(tài)；放大器很可能不會正常工作。如果電源阻抗低，則通過轉(zhuǎn)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。

DFN包

OPA211是在DFN-8包中提供的（也稱為SON）。DFN封裝是一種QFN封裝，引線觸點僅位于封裝底部的兩側(cè)。這種無鉛封裝最大限度地擴大了電路板空間，并通過一個裸露的焊盤增強了熱特性和電氣特性。

DFN包在物理上很小，路由面積更小，熱性能得到改善，電寄生性能也得到了改善。此外，沒有外部引線消除了引線彎曲的問題。

DFN封裝可以使用標準印刷電路板（PCB）組裝技術(shù)輕松安裝。

包裝底部外露的引線框架模具墊必須連接到V–。焊接熱墊可提高散熱能力并實現(xiàn)特定的設(shè)備性能。

DFN布局指南

DFN封裝上裸露的引線框架模具墊應(yīng)焊接到PCB上的熱墊上。本數(shù)據(jù)表末尾附有顯示布局示例的機械圖。根據(jù)裝配工藝要求，可能需要對該布局進行改進。本數(shù)據(jù)表末尾的機械圖紙列出了包裝和襯墊的物理尺寸。平臺圖案中的五個孔是可選的，用于連接引線框架模架墊和PCB上散熱片區(qū)域的熱通孔。

在溫度循環(huán)、按鍵、包剪切和類似的板級過程中，焊接暴露的焊盤顯著提高了板級可靠性測試。甚至對于低功耗的應(yīng)用，必須將裸露的焊盤焊接到PCB上，以提供結(jié)構(gòu)完整性和長期可靠性。

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