特征

工作電壓為+1.7 V至±18 V

低電源電流：15μA/放大器

低偏移電壓：最大100μV

輸出匯源：±8 mA

無相位反轉

單電源或雙電源操作

高開環增益：600 V/mV

獲得穩定統一

應用

數字秤

應變計

便攜式醫療設備

電池供電儀表

溫度傳感器放大器

一般說明

OP193/OP293是單電源運算放大器，具有高精度、低電源電流和在低電壓下工作的能力。對于單電源系統中的高性能，輸入和輸出范圍包括接地，輸出從負軌到正電源的600毫伏范圍內擺動。對于低壓操作，OP193/OP293可以在+1.7 V或±0.85 V的電壓下工作。

高精度和低功耗操作的結合使OP193/OP293適用于電池供電的設備。該部件的低電流消耗和低電壓操作允許它在其他放大器因電池耗盡或凈空而停止工作后繼續工作很長時間。

OP193/OP293規定用于擴展（−40°C至+125°C）溫度范圍內單+2 V至雙±15 V操作。它們有SOIC表面安裝封裝。

引腳配置

典型性能特征

功能描述

OP193/OP293運算放大器是單電源、微功率、精密放大器，其輸入和輸出范圍都包括接地。輸入偏移電壓（VOS）最大值僅為100μV，而輸出端向負載傳輸±5毫安。電源電流僅為15μA。

圖26顯示了輸入級的簡化示意圖。輸入晶體管Q1和Q2是PNP器件，它們允許輸入操作到地電位。輸入晶體管具有與基極端子串聯的電阻器，以保護結免受過電壓條件的影響。第二級是NPN共源共柵，在驅動最終PNP增益級之前，由發射極跟隨器緩沖。

OP193包括連接到輸入負載電阻器上的抽頭，可用于使輸入偏移電壓VOS為零。OP293有兩個附加晶體管，Q7和Q8。在輸出相位反轉OP193和輸出相位反轉OP293部分討論了這些晶體管的行為。

輸出級，如圖25所示，是一個不可逆的NPN圖騰極配置。電流由發射極跟隨器Q1提供給負載，而Q2提供電流吸收能力。當Q2飽和時，輸出被拉到離地5毫伏以內，而沒有外部下拉電阻器。圖騰柱輸出級向外部負載提供至少5毫安的電流，即使是從單個3.0伏電源操作時也是如此。

通過作為發射極跟隨器工作，Q1為輸入級的最終PNP集電極提供高阻抗負載。Q2的基極驅動是通過監測Q1的集電極電流得到的。晶體管Q5跟蹤Q1的集電極電流。當Q1打開時，Q5保持Q4關閉，電流源I1保持Q2關閉。當Q1被驅動至切斷（即，輸出必須向V−）移動時，Q5允許Q4接通。然后，Q4的集電極電流為Q3和Q2提供基本驅動，輸出低電壓擺幅由Q2的VCE，SAT設定，大約為5 mV。

驅動電容性負載

OP193/OP293放大器在電容負載小于200pf時無條件穩定。然而，小信號，單位增益超調改善，如果增加一個電阻負載。例如，當驅動1000 pF，10 kΩ負載時，瞬態過沖為20%。當驅動單位增益配置中的大電容負載時，建議采用回路內補償技術，如圖30所示。

輸入過壓保護

如前所述，OP193/OP293運算放大器使用PNP輸入級，保護電阻與逆變和非逆變輸入串聯。PNP晶體管的高擊穿，加上保護電阻，提供了大量的輸入保護，以防過電壓條件。因此，在不損壞放大器的情況下，可以在任何一個電源之外獲得20伏的輸入電壓。

輸出相位反轉-OP193

OP193的輸入PNP集電極基極結可以正向偏置，如果輸入被帶到地面以下超過一個二極管壓降（0.7V）。當這種情況發生在非互易輸入端時，共源共柵級的Q4打開，輸出變高。如果正極輸入信號可以低于地面，則可以通過用二極管將輸入夾持到負極電源（即GND）來防止相位反轉。二極管的反向泄漏確實增加了放大器的輸入偏置電流。如果輸入偏置電流不是臨界值，1N914二極管增加的泄漏量小于10毫安。但是，環境溫度每升高10°C，其泄漏電流就會加倍。對于關鍵應用，2N3906晶體管的集電極基極結只增加大約10帕的附加偏置電流。為了在故障條件下限制通過二極管的電流，建議在輸入端串聯一個1 kΩ的電阻器。（OP193的內部限流電阻器不保護外部二極管。）

輸出相位反轉-OP293

OP293包括兩個橫向PNP晶體管Q7和Q8，以防止相位反轉。如果一個輸入被帶到地下一個以上的二極管壓降（≈0.7v），Q7和Q8結合起來，可以同時對整個共源共柵級進行電平偏移，包括對Q3和Q4的偏置。在這種情況下，Q4不飽和，輸出仍然很低。

在+25°C時，OP293在低于V−5 V的情況下不會出現輸出相位反轉。+125°C時的相位反轉限制約為−3 V。如果可以在低于這些電平的情況下驅動輸入，則應添加上一節所述的外部鉗位二極管。

電池供電應用

OP193/OP293系列運算放大器可以在1.7v的最小電源電壓下工作，并且從2.0v的電源中為每個放大器只消耗13μa的電源電流。在許多由電池供電的電路中，OP193/OP293設備在需要更換電池之前可以連續運行數千小時，從而減少設備停機時間和運行成本。

高性能便攜式設備和儀器經常使用鋰電池，因為與舊的原電池相比，鋰電池的保質期長、重量輕、能量密度高。大多數鋰電池的標稱輸出電壓為3V，以平坦放電特性著稱。OP193/OP293的低電源電壓要求，加上鋰電池的平坦放電特性，表明OP193/OP293可以在電池的整個使用壽命內運行。圖27顯示了為OP193和OP293供電的1 Ah鋰電池的典型放電特性，每個放大器依次驅動2.1 V至100 kΩ負載。

OP193提供兩個偏移調零終端，可用于調整OP193的內部VOS。一般來說，運算放大器端子不應用于調整系統偏移電壓。圖28中的偏移調零電路提供了大約±7 mV的偏移調整范圍。如圖29所示，與偏移零位電位計的刮臂串聯的100 kΩ電阻器將偏移調整范圍減小到400μV，建議用于需要高零位分辨率的應用。偏置調零不會對TCV性能產生不利影響，前提是微調電位器溫度系數不超過±100 ppm/°C。

一種微功率假地發生器

一些單電源電路在輸入電壓高于地面時工作最佳，通常為電源電壓的½。在這些情況下，可以通過使用放大器緩沖的分壓器來產生假接地。其中一個這樣的電路如圖30所示。

該電路在電源電壓的½處產生一個錯誤的接地基準，而從5V電源中僅提取約27μa的電壓。該電路包括補償，以允許在假接地輸出處有一個1μF的旁路電容器。大電容器的好處是，不僅假接地對負載的直流電阻很低，而且它的交流阻抗也很低。OP193可以吸收和源電流超過5毫安，這提高了負載電流瞬態的恢復時間。

電池供電的基準電壓

圖31中的電路是一個電池供電的基準電壓，只消耗17μa的電源電流。在這個水平上，兩個AA堿性電池可以為這個參照物供電超過18個月。當輸出電壓為1.23V，溫度為25°C時，基準漂移僅為工業溫度范圍內的5.5μV/°C。負載調節為85μV/mA，線路調節為120μV/V。

參考源的設計基于Brokaw帶隙核心技術。電阻R1和電阻R2的縮放在Q1和Q2產生不相等的電流。產生的R3上的ΔV產生一個溫度比例電壓（PTAT），反過來，在R4和R5、V1之間產生更大的溫度比例電壓。絕對溫度系數V1（cTas）的第一階溫度系數。當在25°C下調節到1.23V時，輸出電壓溫度系數最小。帶隙基準可以有啟動問題。在R1和R2沒有電流的情況下，OP193超出其正輸入范圍限制，并且具有未定義的輸出狀態。在這種情況下，將引腳5（偏移調整引腳）短路到地上，會迫使輸出高，并確保可靠啟動，而不會顯著降低OP193的偏移漂移。

單電源電流監測儀

電流監測基本上包括放大與被測電流串聯的電阻器上的電壓降。困難在于，只有很小的電壓降是可以容忍的，而低精度運算放大器，這大大限制了整體分辨率。圖32中的單電源電流監測器的分辨率為10μa，能夠監測30mA的電流。這個范圍可以通過改變電流檢測電阻R1來調整。在測量系統總電流時，可能需要在最終結果中包括電流監測器的電源電流，該電流監測器繞過電流檢測電阻器。通過調整偏移微調電位計R2，可以測量和校準該電流（連同剩余偏移）。這會產生一個與溫度有關的偏移量。然而，OP193的供電電流也與溫度成正比，并且這兩種效應趨于跟蹤。電壓在非可逆輸入端產生并經（1+R4/R5）放大后出現在VOUT處。

單電源儀表放大器

設計一個真正的具有零輸入和零輸出操作的單電源儀表放大器需要特別小心。傳統的配置，如圖33所示，取決于放大器A1的輸出電壓為0 V時，施加的共模輸入電壓為0 V。輸出的任何誤差都乘以A2的增益。此外，當A2的輸出電壓增加時，電流流過電阻器R3。A1的輸出必須保持在0伏，同時通過R3吸收電流，否則會產生增益誤差。當最大輸出電壓為4v時，通過R3的電流僅為2μa，但仍會產生可觀的誤差。

解決這個問題的一個辦法是使用下拉電阻器。例如，如果R3=20 kΩ，則下拉電阻必須小于400Ω。但是，當負載為固定負載時，下拉式電阻出現。對于4 V共模電壓，附加負載電流為10 mA，這在低功率應用中是不可接受的。

圖34顯示了一個更好的解決方案。A1的漏電流由一對N溝FET晶體管提供，配置成電流鏡。如圖所示，Q2的漏電流約為340μA。因此，在共模電壓為4V的情況下，附加負載電流被限制在340μA與10mA之間，使用400Ω電阻器。

一個低功耗，溫度到4毫安到20毫安的發射機

一個簡單的溫度到4毫安到20毫安的變送器如圖35所示。校準后，該變送器在−50°C至+150°C溫度范圍內精確至±0.5°C。變送器在8V到40V之間工作，電源抑制比3ppm/V好。一半的OP293用于緩沖溫度引腳，另一半調節輸出電流，以滿足其非轉換輸入的電流總和。

輸出電流隨溫度的變化是以下傳遞函數的導數：

從公式中可以看出，如果在零點微調之前調整量程微調，則兩個微調之間不存在交互作用，從而大大簡化了標定過程。

變送器的校準很簡單。首先，通過調整量程微調R7校準輸出電流與溫度的斜率。可能需要幾次迭代來確保斜率是正確的。

調整量程微調后，可進行零點微調。調整零點微調不會影響增益。

通過調節R5，可以在任何已知溫度下設置零點微調，直到輸出電流等于：

表7顯示了各種溫度范圍所需的R6值。

微功率壓控振蕩器

OP293 CMOS模擬開關構成圖36中的精密VCO。一個三角形輸出，只提供一個50μV的三角形電源。A1充當積分器；S1對稱地切換充電電流，產生正、負斜坡。積分器以A2為界，A2作為施密特觸發器，精確滯后為1.67V，由電阻器R5、電阻器R6和電阻器R7以及相關CMOS開關設置。A1的輸出是一個上下電平分別為3.33V和1.67V的三角波。A2的輸出是一個幾乎有軌對軌擺動的方波。如圖所示，操作頻率由以下等式給出：

然而，通過改變C1可以很容易地改變頻率。電路在500赫茲以下工作良好。

外形尺寸

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