特征

●低失真：1kHz時為0.0003%

●低噪聲：10nV/√Hz

●高轉(zhuǎn)換率：25V/μs

●寬增益帶寬：20MHz

●單位增益穩(wěn)定

●供電范圍廣：VS=±4.5至±24V

●驅(qū)動600Ω負(fù)載

●提供雙版本（OPA2604）

應(yīng)用

●專業(yè)音頻設(shè)備

●PCM DAC I/V轉(zhuǎn)換器

●光譜分析設(shè)備

●有源濾波器

●傳感器放大器

●數(shù)據(jù)采集

說明

OPA604是一個FET輸入運(yùn)算放大器，用于增強(qiáng)交流性能。極低失真、低噪聲和寬頻帶在高質(zhì)量音頻和其他需要卓越動態(tài)性能的應(yīng)用中提供了優(yōu)異的性能。

新的電路技術(shù)和特殊的激光微調(diào)動態(tài)電路性能產(chǎn)生非常低的諧波失真。結(jié)果是一個音質(zhì)卓越的運(yùn)算放大器。OPA604的低噪聲FET輸入提供了寬動態(tài)范圍，甚至高源阻抗。偏置電壓是激光微調(diào)，以減少級間耦合電容的需要。

表面溫度范圍為-25°C至-8°C，適用于OPA-8的最小溫度范圍。

引腳配置

典型特征

TA=+25°C，VS=±15V，除非另有說明。

應(yīng)用程序信息

偏移電壓調(diào)整

OPA604偏置電壓是激光微調(diào)的，在大多數(shù)應(yīng)用中不需要進(jìn)一步微調(diào)。與大多數(shù)放大器一樣，對于每100μV的調(diào)整偏移，外部微調(diào)剩余偏移可使漂移性能改變約0.3μV/°C。OPA604可以通過不連接外部零位電路來取代許多其他放大器。

OPA604是單位增益穩(wěn)定，使它易于在廣泛的電路使用。對于噪聲或高阻抗電源線的應(yīng)用，可能需要在器件引腳附近使用去耦電容器。在大多數(shù)情況下，在每個電源引腳上安裝1μF鉭電容器就足夠了。

畸變測量

OPA604產(chǎn)生的失真低于幾乎所有商用設(shè)備的測量限值。然而，一個特殊的測試電路可以用來擴(kuò)展測量能力。

運(yùn)算放大器失真可以看作是一個內(nèi)部誤差源，可以參考輸入。圖2顯示了一個導(dǎo)致運(yùn)算放大器失真比運(yùn)算放大器正常產(chǎn)生的失真大101倍的電路。在其他標(biāo)準(zhǔn)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。這將測量限值（包括信號源純度的影響）擴(kuò)大了101倍。注意，應(yīng)用到運(yùn)算放大器的輸入信號和負(fù)載與沒有R3的傳統(tǒng)反饋相同。

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(yàn)證，其中失真在測試設(shè)備的測量能力范圍內(nèi)。此數(shù)據(jù)表的測量是用音頻精密系統(tǒng)1進(jìn)行的，這大大簡化了重復(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。

電容性負(fù)載

OPA604的動態(tài)特性已針對常見增益、負(fù)載和工作條件進(jìn)行了優(yōu)化。低閉環(huán)增益和電容性負(fù)載的結(jié)合會降低相位裕度，并可能導(dǎo)致增益峰值或振蕩。負(fù)載電容與運(yùn)算放大器的開環(huán)輸出電阻反應(yīng)，在反饋回路中形成一個額外的極點(diǎn)。圖3顯示了在電容性負(fù)載下保持相位裕度的各種電路。

對于單位增益緩沖器，如圖3a所示，通過添加相位超前網(wǎng)絡(luò)RC和CC來保持穩(wěn)定性。跨過RC的電壓降將減少重負(fù)載時的輸出電壓擺幅。圖3b所示的備用電路不限制低負(fù)載阻抗的輸出。它提供少量的正反饋，以降低凈反饋系數(shù)。由于運(yùn)算放大器增益衰減減少了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)上的自舉作用，該電路的輸入阻抗在高頻下下降。

圖3c和3d顯示了非轉(zhuǎn)換放大器的補(bǔ)償技術(shù)。與跟隨器電路一樣，圖3d中的電路消除了由于負(fù)載電流引起的電壓降，但代價是高頻輸入阻抗有所降低。

圖3e和3f顯示了用于逆變和差分放大器配置的輸入引線補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)。

噪聲性能

運(yùn)算放大器的噪聲由噪聲電壓和噪聲電流兩個參數(shù)描述。電壓噪聲決定了低源阻抗下的噪聲性能。低噪聲雙極輸入運(yùn)算放大器，如OPA27和OPA37提供非常低的電壓噪聲。但如果源阻抗大于幾千歐姆，則雙極輸入運(yùn)算放大器的電流噪聲會與源阻抗發(fā)生反應(yīng)并占主導(dǎo)地位。在幾千歐姆及以上的源阻抗下，OPA604通常提供較低的噪聲。

功率損耗

OPA604能夠驅(qū)動600Ω負(fù)載，電源電壓高達(dá)±24V。在高電源電壓下工作時，內(nèi)部功耗增加。典型的特性曲線，功率損耗與電源電壓，顯示靜態(tài)耗散（無信號或無負(fù)載）以及最壞情況下的連續(xù)正弦波耗散。連續(xù)的高電平音樂信號通常產(chǎn)生的耗散比最壞情況下的正弦波要小得多。

與傳統(tǒng)塑料封裝相比，OPA604中使用的銅引線框架結(jié)構(gòu)提高了散熱性。為了達(dá)到最佳散熱效果，將設(shè)備直接焊接到電路板上，并使用寬電路板痕跡。

輸出電流限制

輸出電流被內(nèi)部電路限制在25°C時約為±40毫安。如典型曲線所示，極限電流隨溫度升高而降低。

注：設(shè)計(jì)公式和組件值為近似值。需要用戶調(diào)整以獲得最佳性能。

音質(zhì)

面的討論是提供的，認(rèn)識到并不是所有被測量的性能行為都能解釋或與音頻專家的聽力測試相關(guān)。OPA604的設(shè)計(jì)既考慮了客觀的性能測量，也考慮了對以往運(yùn)放設(shè)計(jì)成功與失敗的廣泛理論的認(rèn)識。

音質(zhì)

運(yùn)算放大器的音質(zhì)通常是關(guān)鍵的選擇標(biāo)準(zhǔn)，即使數(shù)據(jù)表聲稱其具有異常的失真性能。就其性質(zhì)而言，音質(zhì)是主觀的。此外，聽力測試的結(jié)果可能因應(yīng)用和電路配置而異。即使是有經(jīng)驗(yàn)的聽眾在控制測試中也常常得出不同的結(jié)論。

許多音頻專家認(rèn)為高性能FET運(yùn)算放大器的音質(zhì)優(yōu)于雙極運(yùn)算放大器。其中一個可能的原因是雙極性設(shè)計(jì)比fet產(chǎn)生更大的奇次諧波。對于人類的耳朵來說，奇數(shù)次諧波一直被認(rèn)為比偶數(shù)次諧波聽起來更令人不快。fet和真空管一樣，具有平方律的I-V傳遞函數(shù)，比雙極晶體管的指數(shù)傳遞函數(shù)更線性。作為平方律特性的直接結(jié)果，fet主要產(chǎn)生偶數(shù)次諧波。圖10顯示了雙極晶體管和場效應(yīng)晶體管的傳遞函數(shù)。兩個傳遞函數(shù)的傅里葉變換揭示了場效應(yīng)晶體管放大器級的低奇次諧波。

OPA604設(shè)計(jì)

OPA604在整個信號通路中使用fet，包括輸入級、輸入級負(fù)載和輸出級的重要分相部分。雙極晶體管用于其特性（如電流能力）很重要，且其傳輸特性影響最小的地方。

該拓?fù)溆梢粋€折疊的共源共柵增益級和單位增益輸出級組成。差分輸入晶體管J1和J2是一種特殊的大尺寸P溝道JFET。輸入級電流為相對較高的800μa，提供高跨導(dǎo)和降低電壓噪聲。級電流的激光微調(diào)和對對稱性的仔細(xì)注意產(chǎn)生了±25V/μs的近乎對稱的轉(zhuǎn)換速率。

JFET輸入級將輸入偏置電流保持在大約50pA或比普通雙極輸入音頻運(yùn)算放大器低大約3000倍。這大大降低了高阻抗電路的噪聲。

J1和J2的漏極由Q1和Q2級聯(lián)，驅(qū)動輸入級負(fù)載fetj3和J4。失真抑制電路（專利）線性化開環(huán)響應(yīng)和增加電壓增益。OPA604的20MHz帶寬通過用戶連接的反饋回路進(jìn)一步減少失真。

輸出級包括一個JFET分相器加載到高速全NPN輸出驅(qū)動器。輸出晶體管由一個特殊的電路偏置，以防止切斷，即使輸出擺幅達(dá)到600Ω負(fù)載。

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