特征

單電源或雙電源操作

低噪聲：4.7 nV/√Hz@1 kHz

寬帶：3.4MHz

低失調(diào)電壓：100μV

極低漂移：0.2μV/°C

單位增益穩(wěn)定

無(wú)相位反轉(zhuǎn)

應(yīng)用

數(shù)字秤

多媒體

應(yīng)變計(jì)

電池供電儀表

溫度傳感器放大器

一般說(shuō)明

OPx13系列單電源運(yùn)算放大器具有低噪聲和漂移的特點(diǎn)。它是為具有內(nèi)部校準(zhǔn)功能的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的。通常，這些基于處理器的系統(tǒng)能夠校準(zhǔn)偏移和增益校正，但不能校正溫度漂移和噪聲。針對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，OPx13系列可用于利用優(yōu)越的模擬性能和數(shù)字校正。許多使用內(nèi)部校準(zhǔn)的系統(tǒng)使用單極電源，通常為5 V或12 V。OPx13系列設(shè)計(jì)用于從4 V到36 V的單電源工作，并保持其低噪音和精度性能。

OPx13系列是單位增益穩(wěn)定的，具有3.4兆赫的典型增益帶寬乘積。轉(zhuǎn)換速率超過(guò)1 V/μs。噪聲密度非常低，為4.7 nV/√Hz，0.1 Hz至10 Hz頻帶內(nèi)的噪聲為120 nV p-p。保證輸入偏移電壓，并保證偏移漂移小于0.8μV/°C。輸入共模范圍包括負(fù)電源，并在整個(gè)電源范圍內(nèi)保持在正電源1 V以內(nèi)。相反轉(zhuǎn)保護(hù)設(shè)計(jì)在OPx13系列中，用于超過(guò)輸入電壓范圍的情況。輸出電壓波動(dòng)還包括負(fù)電源，并在正極軌道1V范圍內(nèi)。輸出能夠在其整個(gè)范圍內(nèi)吸收和源電流，并指定600Ω負(fù)載。

數(shù)字秤和其他應(yīng)變計(jì)應(yīng)用受益于非常低的噪音和低漂移的OPx13系列。其他應(yīng)用包括用作模擬-數(shù)字（ADC）和數(shù)字-模擬（DAC）sigma-delta轉(zhuǎn)換器的緩沖器或放大器。通常這些轉(zhuǎn)換器具有高分辨率，需要最低噪聲放大器來(lái)充分利用其潛力。許多這樣的轉(zhuǎn)換器在單電源或低電源電壓系統(tǒng)中工作，獲得可能的更大的信號(hào)擺幅可以提高系統(tǒng)性能。

OPx13系列專用于在XIND擴(kuò)展的工業(yè)溫度范圍內(nèi)（–40°C到+85°C）的單5 V和雙±15 V操作。它們有PDIP和SOIC表面安裝封裝。

引腳配置

典型性能特征

應(yīng)用

OP113、OP213和OP413構(gòu)成了一個(gè)新的高性能放大器系列，在標(biāo)準(zhǔn)雙電源配置中具有精確性能，更重要的是，當(dāng)使用單電源時(shí)，保持精確性能。除了精確的直流規(guī)格，它是最低噪音的單電源放大器，只有4.7 nV/√Hz的典型噪聲密度。

由于輸出信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍普遍減小，單電源應(yīng)用有特殊要求。與電源為±12 V或±15 V的雙電源應(yīng)用相比，單電源應(yīng)用通常在5 V或12 V的電壓下運(yùn)行。這會(huì)減少輸出波動(dòng)。如果雙電源應(yīng)用通常具有20 V的信號(hào)輸出擺幅，則單電源應(yīng)用最多限于電源范圍，更常見的是，低于電源幾伏。為了獲得最大的擺動(dòng)，單電源輸出級(jí)的擺動(dòng)必須比雙電源應(yīng)用中的擺動(dòng)更靠近電源軌。

OPx13系列有一個(gè)新的專利輸出級(jí)，允許輸出擺動(dòng)更接近地面，或負(fù)電源，比以前的雙極輸出級(jí)。以前的運(yùn)算放大器的輸出可以在單電源應(yīng)用中擺動(dòng)到大約10毫伏的負(fù)電源范圍內(nèi)。然而，OPx13系列在輸出級(jí)結(jié)合了雙極和CMOS器件，使其能夠在幾百μV的接地范圍內(nèi)擺動(dòng)。

在降低電源電壓的情況下工作時(shí)，輸入范圍也會(huì)減小。信號(hào)范圍的減小會(huì)導(dǎo)致任何給定放大器的信噪比降低。只有兩種方法可以改善這一點(diǎn)：增加信號(hào)范圍或減少噪聲。OPx13系列處理這兩個(gè)參數(shù)。輸入信號(hào)范圍從負(fù)電源到整個(gè)電源范圍內(nèi)正極電源的1V范圍內(nèi)。競(jìng)爭(zhēng)部件的輸入范圍比此范圍小0.5 V到5 V。在OPx13系列中，噪聲也得到了優(yōu)化。在4.7nV/√Hz時(shí)，噪聲小于競(jìng)爭(zhēng)設(shè)備的四分之一。

相位反轉(zhuǎn)

只要兩個(gè)輸入都在電源范圍內(nèi)，OPx13系列就可以防止相位反轉(zhuǎn)。但是，如果有一個(gè)輸入可能低于負(fù)電源（或在單電源情況下接地），則應(yīng)使用串聯(lián)電阻器保護(hù)輸入，以將輸入電流限制在2 mA。

OP113偏移調(diào)整

OP113具有使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)配置進(jìn)行外部偏移調(diào)整的功能。針腳1和針腳5與總電阻為10 kΩ的電位計(jì)一起使用，將雨刮器連接到V−（或在單電源應(yīng)用中接地）。使用此配置，總調(diào)整范圍約為±2 mV。

將偏移調(diào)整為0對(duì)偏移偏移的影響最小（假設(shè)電位計(jì)的溫度系數(shù)小于1000 ppm/°C）。然而，遠(yuǎn)離0的調(diào)節(jié)（與所有雙極放大器一樣）導(dǎo)致每毫伏感應(yīng)偏移的TCVOS約為3.3μV/°C。

因此，一般不建議使用該微調(diào)來(lái)補(bǔ)償來(lái)自O(shè)P113外部的系統(tǒng)誤差。OP113的初始偏移量足夠低，幾乎不需要外部微調(diào)，但如有必要，2 mV微調(diào)范圍可能有些過(guò)大。將微調(diào)電位計(jì)減小到2kΩ值，可獲得更合理的±400μV范圍。

應(yīng)用電路

一種高精度工業(yè)稱重傳感器放大電路

OPx13系列是一個(gè)出色的放大器，用于調(diào)節(jié)稱重傳感器電橋。它的低噪聲大大提高了信號(hào)的分辨率，允許稱重傳感器在較小的輸出范圍內(nèi)工作，從而降低了其非線性。圖41顯示了OPx13系列的一半，用于產(chǎn)生非常穩(wěn)定的10V橋激勵(lì)電壓，而第二個(gè)放大器提供了差分增益。R4應(yīng)該調(diào)整為最大共模抑制。

低壓?jiǎn)坞娫磻?yīng)變計(jì)放大器

OPx13系列的真正零擺幅能力允許圖42中的放大器精確地放大應(yīng)變計(jì)電橋，即使在沒有信號(hào)輸入的情況下，由單個(gè)5V電源供電。一個(gè)穩(wěn)定的4伏橋電壓是可能的軌到軌OP295放大器，其輸出可以擺動(dòng)到任何一個(gè)軌毫伏以內(nèi)。這種高電壓擺幅大大增加了電橋輸出信號(hào)，而電橋輸入沒有相應(yīng)增加。

高精度線性化電阻溫度計(jì)放大器

零抑制電橋有助于電阻溫度器件（RTD）的簡(jiǎn)單線性化，將少量的輸出信號(hào)反饋給RTD。在圖43中，電橋的左腿由放大器A1伺服至虛擬接地電壓，而電橋的右腿由放大器A2伺服至0 V。這消除了放大器中共模電壓變化引起的任何誤差。三線制電阻式溫度檢測(cè)器用于平衡電橋兩端的線電阻，從而減少溫度失配誤差。5V電橋勵(lì)磁源于極穩(wěn)定的AD588參考裝置，具有1.5ppm/°C漂移性能。

RTD的線性化是通過(guò)將一小部分輸出電壓以電流的形式反饋給RTD來(lái)完成的。只要有適當(dāng)?shù)恼答伭浚糯笃鬏敵鰧⑴c電阻溫度檢測(cè)器的溫度成線性比例。

為了校準(zhǔn)電路，首先將電阻式溫度檢測(cè)器浸入0°C的冰浴中，或用精確的100Ω電阻器代替電阻式溫度檢測(cè)器。將零點(diǎn)調(diào)整電位計(jì)調(diào)整為0 V輸出，然后將R9線性調(diào)整電位計(jì)設(shè)置到其調(diào)節(jié)范圍的中間。用280.9Ω電阻器（相當(dāng)于500°C）代替電阻式溫度檢測(cè)器（RTD），并將滿標(biāo)度調(diào)整電位計(jì)調(diào)整至滿標(biāo)度電壓5V。

為了校準(zhǔn)非線性，用194.07Ω電阻器（相當(dāng)于250°C）代替RTD，然后調(diào)整線性調(diào)節(jié)電位計(jì)，使其輸出為2.5V。檢查并根據(jù)需要重新調(diào)整滿標(biāo)度和半標(biāo)度。

一旦校準(zhǔn)，放大器輸出10 mV/°C溫度系數(shù)，在−150°C到+500°C的RTD測(cè)量范圍內(nèi)，精度優(yōu)于±0.5°C。實(shí)際上，放大器可以校準(zhǔn)到更高的溫度范圍，最高可達(dá)850°C。

高精度熱電偶放大器

圖44所示為熱補(bǔ)償型熱電偶放大器。OPx13系列采用12 V單電源供電，其低噪音使溫度測(cè)量在0°C至1000°C范圍內(nèi)的分辨率優(yōu)于0.02°C。采用廉價(jià)的硅二極管作為測(cè)溫元件，對(duì)冷端誤差進(jìn)行了修正。它應(yīng)盡可能靠近兩個(gè)終端接頭。鋁塊可以作為等溫系統(tǒng)。

當(dāng)熱電偶測(cè)量頭浸入0°C冰浴中時(shí)，應(yīng)將R6調(diào)整為0 V輸出。校準(zhǔn)時(shí)，確保首先調(diào)整R6，使輸出先朝正方向擺動(dòng)。然后向負(fù)方向后退，直到輸出停止變化。

一種超低噪聲、單電源儀表放大器

極低噪聲儀表放大器可以使用OPx13系列制造。圖45顯示了這樣一個(gè)由單一電源供電的放大器。電阻器R1至R5應(yīng)為高精度和低漂移型，以最大限度地提高CMRR性能。盡管這兩個(gè)輸入可以在0 V下工作，但−100配置的增益將放大器輸入共模電壓限制為0.33 V。

電源分路器電路

OPx13系列具有優(yōu)良的頻率響應(yīng)特性，使其成為理想的偽接地基準(zhǔn)發(fā)生器，如圖46所示。OPx13系列用作電壓跟隨器緩沖器。此外，它還驅(qū)動(dòng)一個(gè)大電容器，作為儲(chǔ)能器，最大限度地減少瞬時(shí)負(fù)載變化，以及高頻低阻抗輸出設(shè)備。該電路易于提供25ma負(fù)載電流，具有良好的穩(wěn)定特性。

低噪聲基準(zhǔn)電壓

很少有參考設(shè)備結(jié)合低噪音和高輸出驅(qū)動(dòng)能力。圖47顯示了用作雙極有源濾波器的OPx13系列，其頻帶限制了2.5V參考電壓的噪聲。總噪聲測(cè)量值為3μV p-p。

僅5 V立體聲DAC用于多媒體

OPx13系列的低噪聲和單電源能力非常適合立體聲DAC音頻復(fù)制或聲音合成應(yīng)用，如多媒體系統(tǒng)。圖48顯示了一個(gè)18位立體聲DAC輸出設(shè)置，它由單個(gè)5 V電源供電。低噪聲保持了AD1868的18位動(dòng)態(tài)范圍。對(duì)于在雙電源上工作的DAC，OPx13系列也可以從相同的電源供電。

低壓耳機(jī)放大器

圖49顯示了AD1849 16位SOUNDPORT®立體聲編解碼器設(shè)備的立體聲耳機(jī)輸出放大器。偽參考電壓來(lái)自于AD1849內(nèi)部產(chǎn)生的共模電壓，因此為耳機(jī)輸出放大器提供了方便的偏置。

多媒體低噪聲麥克風(fēng)放大器

OPx13系列非常適合作為低壓音頻應(yīng)用的低噪聲麥克風(fēng)前置放大器。圖50顯示AD1849 16位SOUNDPORT立體聲編解碼器芯片的增益為100立體聲前置放大器。共模輸出緩沖器用作麥克風(fēng)的幻像電源驅(qū)動(dòng)器。

精密電壓比較器

利用其PNP輸入和0V共模能力，OPx13系列可以制作有用的電壓比較器。與IC比較器相比，在速度上只有輕微的損失。然而，它的顯著優(yōu)點(diǎn)是它的電壓精度。例如，VOS可以是幾百微伏或更少，與CMRR和PSRR超過(guò)100分貝相結(jié)合，同時(shí)使用5伏電源工作。像111/311系列這樣的標(biāo)準(zhǔn)比較器在5V電壓下工作，但不能在地面共模，也不能在3mV以下偏移。事實(shí)上，沒有一種商用單電源比較器的V小于200μV。

圖51顯示了OPx13系列在開環(huán)運(yùn)行時(shí)對(duì)10 mV過(guò)驅(qū)動(dòng)信號(hào)的響應(yīng)。頂部軌跡顯示輸出上升沿有15μs的傳播延遲，而底部軌跡顯示輸出下降沿有7μs的延遲。這種交流響應(yīng)在許多應(yīng)用中是可以接受的。

低噪聲和250μV（最大）偏置電壓提高了這種比較器的整體直流精度。請(qǐng)注意，即使輸入擺動(dòng)到地面以下-0.3V，也可以進(jìn)行過(guò)零檢測(cè)器和類似的地面參考比較。

外形尺寸

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