特征

●低噪聲：2.3nV/√Hz

●低差分增益/相位誤差

●高輸出電流：150mA

●快速沉降：25ns（0.01%）

●增益帶寬：500MHz

●增益穩(wěn)定：≥2V/V

●低偏移電壓：±100μV

●轉(zhuǎn)換速率：500V/μs

●8針DIP，SOIC封裝

應(yīng)用

●低噪聲前置放大器

●低噪聲差分放大器

●高分辨率視頻

●線路司機

●高速信號處理

●ADC/DAC緩沖器

●超聲波

●脈沖/射頻放大器

●有源濾波器

說明

OPA621是一款精密的寬帶單片運算放大器，具有非常快的穩(wěn)定時間、低的差分增益和相位誤差以及高輸出電流驅(qū)動能力。

OPA621在±2V/V或更高增益下穩(wěn)定。由于其“經(jīng)典”運算放大器電路結(jié)構(gòu)，該放大器具有非常低的偏移量、完全對稱的差分輸入。與“電流反饋”放大器設(shè)計不同，OPA621可用于所有需要高速和精度的運算放大器應(yīng)用中。

低噪聲、低失真、寬帶寬、高線性度使該放大器適用于射頻和視頻應(yīng)用。短路保護由內(nèi)部限流電路提供。

OPA621有DIP和SO-8封裝。

典型性能曲線

除非另有說明，否則VCC=±5VDC，RL=100Ω，TA=+25°C。

應(yīng)用程序信息

性能討論

OPA621提供了以前在單片形式下無法達到的速度和精度。與電流反饋放大器不同，OPA621的設(shè)計采用了“經(jīng)典”運算放大器架構(gòu)，因此可用于所有傳統(tǒng)運算放大器應(yīng)用。雖然電流反饋放大器確實可以在更高的增益下提供更寬的帶寬，但它們有許多缺點。電流反饋放大器的不對稱輸入特性（即一個輸入為低阻抗）使其無法用于各種應(yīng)用。此外，不平衡輸入使得輸入偏置電流誤差難以校正。由于輸入偏置電流是不相關(guān)的，通過匹配逆變和非逆變輸入電阻來消除偏置電流是不可能的。電流噪聲也是不對稱的，通常在逆變輸入時明顯較高。也許最重要的是，由于內(nèi)部設(shè)計權(quán)衡，0.01%的穩(wěn)定時間通常非常差。許多電流反饋設(shè)計顯示，即使0.1%的穩(wěn)定時間是合理的，但在超過10微秒的時間內(nèi)，穩(wěn)定時間達到0.01%。這種放大器完全不適合快速穩(wěn)定的12位應(yīng)用。

OPA621的“經(jīng)典”運算放大器架構(gòu)采用真正的差分和完全對稱的輸入來消除這些麻煩的問題。所有傳統(tǒng)的電路配置和運算放大器理論都適用于OPA621。低漂移薄膜電阻的使用使得內(nèi)部工作電流可以在晶片級進行激光微調(diào)，以優(yōu)化交流性能，如帶寬和穩(wěn)定時間，以及直流參數(shù)，如輸入偏移電壓和漂移。其結(jié)果是一個寬帶、高頻單片運算放大器，增益帶寬積為500MHz，0.01%的穩(wěn)定時間為25ns，輸入偏置電壓為200μV。

接線注意事項

最大限度地提高OPA621的性能需要一些布線預(yù)防措施和高頻布局技術(shù)。振蕩、振鈴、低帶寬和穩(wěn)定、增益峰值和不穩(wěn)定是困擾所有高速放大器使用不當?shù)牡湫蛦栴}。一般來說，所有印刷電路板的導(dǎo)體都應(yīng)該很寬，以提供低電阻、低阻抗的信號路徑。它們也應(yīng)該盡可能短。整個物理電路應(yīng)盡可能小。雜散電容應(yīng)最小化，尤其是在高阻抗節(jié)點，如放大器的輸入端。從輸出或電源到輸入的雜散信號耦合應(yīng)最小化。所有電路元件引線的長度不應(yīng)超過1/4英寸（6mm），以減小引線電感，并應(yīng)使用低電阻值。這將使電路電容形成的時間常數(shù)最小化，并消除雜散、寄生電路。

與所有高頻電路一樣，接地是OPA621最重要的應(yīng)用考慮因素。如果不使用良好的接地技術(shù)，頻率為500MHz及以上的振動很容易發(fā)生。重型接地板（建議使用2盎司銅）連接部件側(cè)的所有未使用區(qū)域。良好的接地層可以減少雜散信號的拾取，為信號和電源提供低電阻、低電感的公共回流路徑，并且可以通過對流將有源電路封裝管腳的熱量傳導(dǎo)到環(huán)境空氣中。

電源旁路非常重要，必須始終使用，尤其是在驅(qū)動大電流負載時。兩條電源線都應(yīng)繞過接地，盡可能靠近放大器引腳。建議使用極短引線的鉭電容器（1μF至10μF）。應(yīng)在電源引腳處添加平行的0.1μF陶瓷。表面貼裝旁路電容器將產(chǎn)生良好的結(jié)果，因為他們的低鉛電感。此外，抑制濾波器可用于隔離噪聲供電線路。適當?shù)呐月泛蜔o調(diào)制電源線允許全放大器輸出和最佳的穩(wěn)定時間性能。

要記住的要點

1）不要使用點對點接線，因為接線電感的增加會對交流性能不利。但是，如果必須使用，則需要非常短的直接信號路徑。輸入信號接地回路、負載接地回路和電源公共線都應(yīng)連接到同一物理點，以消除可能導(dǎo)致不必要反饋的接地回路。

2）良好的組件選擇至關(guān)重要。在關(guān)鍵位置使用的電容器應(yīng)為低電感型，具有高質(zhì)量的介電材料。同樣，在關(guān)鍵位置使用的二極管應(yīng)為肖特基勢壘型，如用于快速恢復(fù)和最小電荷存儲的HP50822835。普通二極管不適用于射頻電路。

3）盡可能不使用插座將OPA621直接焊接到PC板上。插座會增加寄生電容和電感，這會嚴重降低交流性能或產(chǎn)生振蕩。如果必須使用插座，請考慮使用零剖面無焊插座，如Augat零件號8134-HC-5P2。或者，靠近放大器引腳的Teflon®定位器可用于安裝反饋元件。

4）反饋網(wǎng)絡(luò)中使用的電阻值應(yīng)為幾百歐姆，以獲得最佳性能。并聯(lián)電容問題將可接受的電阻范圍限制在高端約1kΩ，而在低端限制在放大器的輸出驅(qū)動限制范圍內(nèi)。金屬薄膜和碳電阻是令人滿意的，但線繞電阻器（甚至是“無感”型）在高頻電路中是絕對不可接受的。

5）表面貼裝元件（片式電阻器、電容器等）的引線電感較低，因此很強推薦。使用所有帶OPA621AU（SO-8封裝）的表面安裝元件的電路將提供最佳的交流性能。so8的寄生封裝電感和電容均低于Cerdip和8引線塑料DIP。

6）避免輸出過載。請記住，輸出電流必須由放大器提供，以驅(qū)動其自身的反饋網(wǎng)絡(luò)以及驅(qū)動其負載。高阻抗負載可實現(xiàn)最低失真。

7）別忘了這些放大器使用±5V電源。盡管它們在+5V和-5.2V下運行良好，但使用±15V電源會損壞零件。

8）標準的商業(yè)測試設(shè)備還沒有被設(shè)計用于OPA621速度范圍內(nèi)的測試設(shè)備。臺式運算放大器測試儀和ATE系統(tǒng)需要一個特殊的測試頭來成功測試這些放大器。

9）終止傳輸線負載。未端接的線路，如同軸電纜，對放大器來說可能是電容性或感性負載。通過用其特性阻抗端接一條傳輸線，放大器的負載就顯得純粹是電阻。

10）插入式原型板和繞線板將不令人滿意。一個干凈的布局使用射頻技術(shù)是必要的；沒有捷徑。

偏移電壓調(diào)整

OPA621的輸入偏置電壓是激光微調(diào)的，對于大多數(shù)應(yīng)用來說不需要進一步調(diào)整。但是，如果需要額外的調(diào)整，圖1中的電路可以在不降低偏移隨溫度變化的情況下使用。任何時候都可以避免外部的噪聲，因為這樣的外部電源調(diào)整可以避免外部噪聲。記住，額外的偏移誤差可以由放大器的輸入偏置電流產(chǎn)生。盡可能匹配兩個輸入的阻抗，如R3所示。這將減少放大器偏移電流的輸入偏置電流誤差，通常只有0.2μA。

輸入保護

對于MOSFET器件來說，靜電損傷已經(jīng)得到了很好的認識，但是任何半導(dǎo)體器件都應(yīng)該受到這種潛在破壞源的保護。OPA621集成了片內(nèi)ESD保護二極管，如圖2所示。這就不需要用戶添加外部保護二極管，這會增加電容并降低交流性能。

OPA621上的所有管腳通過一對背靠背反向偏置二極管對任一電源進行內(nèi)部保護，以防靜電放電。當輸入電壓超過任一電源約0.7V時，這些二極管將開始導(dǎo)通。當信號源仍然存在時，放大器的電源可能會發(fā)生這種情況。二極管通常可以承受30mA的連續(xù)電流而不會損壞。然而，為了確保長期的可靠性，二極管的電流應(yīng)該盡可能地限制在10mA左右。

內(nèi)部保護二極管的設(shè)計可承受2.5kV（使用人體模型），并將為大多數(shù)正常操作程序提供足夠的ESD保護。然而，靜態(tài)損壞可能會導(dǎo)致放大器輸入特性的細微變化，而不一定會損壞設(shè)備。在精密運算放大器中，這可能會導(dǎo)致偏移電壓和漂移的顯著降低。因此，在處理OPA621時，強烈建議采取防靜電措施。

輸出驅(qū)動能力

OPA621的設(shè)計使用了大的輸出設(shè)備，并且已經(jīng)過優(yōu)化以驅(qū)動50Ω和75Ω的電阻負載。該裝置可以輕松地將6Vp-p驅(qū)動到50Ω的負載中。這種高輸出驅(qū)動能力使OPA621成為廣泛射頻、中頻和視頻應(yīng)用的理想選擇。在許多情況下，不需要額外的緩沖放大器。

內(nèi)部限流電路在25°C時將輸出電流限制在約150毫安。這可防止因意外短路而造成的破壞，并且無需外部限流電路。雖然該設(shè)備可以承受任何電源的瞬時短路，但不建議使用。

許多要求很高的高速應(yīng)用，如ADC/DAC緩沖器，需要具有低寬帶輸出阻抗的運算放大器。例如，當驅(qū)動flash A/D轉(zhuǎn)換器輸入端的信號相關(guān)電容時，低輸出阻抗是必不可少的。如圖3所示，OPA621在頻率上保持非常低的閉環(huán)輸出阻抗。閉環(huán)輸出阻抗隨頻率而增加，因為環(huán)路增益隨頻率降低。

熱因素

OPA621在大多數(shù)環(huán)境下都不需要散熱器。然而，使用散熱片將減少內(nèi)部熱升，并將導(dǎo)致更冷、更可靠的運行。在極端溫度和滿載條件下，需要散熱器。見“最大功耗”曲線，圖4。

內(nèi)部功耗由公式PD=PDQ+PDL給出，其中PDQ為靜態(tài)功耗，PDL為輸出級因負載而產(chǎn)生的功耗。（對于±VCC=±5V，PDQ=10V x 28mA=280mW，最大值）。對于放大器以直流電壓（±VOUT）驅(qū)動接地負載（RL）的情況，PDL的最大值出現(xiàn)在±VOUT=±VCC/2處，并且等于PDL，max=（±VCC）2/4RL。注意，決定輸出級功耗的是輸出晶體管上的電壓，而不是負載。

當輸出對地短路時，PDL=5V x 150mA=750mW。因此，PD=280mW+750mW=1W。請注意，短路條件代表可產(chǎn)生的最大內(nèi)部功耗。因此，“最大功耗”曲線從1W開始，并根據(jù)175°C的最高結(jié)溫和每個封裝的結(jié)對環(huán)境的熱阻θJA進行降額。短路電流隨溫度的變化如圖5所示。

電容性負載

OPA621的輸出級經(jīng)過優(yōu)化，可驅(qū)動低至50Ω的電阻負載。然而，電容性負載會降低放大器的相位裕度，這可能會導(dǎo)致高頻峰值或振蕩。大于15pF的電容性負載應(yīng)通過連接一個小電阻（通常為5Ω到25Ω）與圖6所示的輸出串聯(lián)來緩沖。這在驅(qū)動高電容負載（如閃存A/D轉(zhuǎn)換器）時尤為重要。

一般來說，電容性負載應(yīng)最小化，以獲得最佳的高頻性能。如果電纜端接正確，可以驅(qū)動同軸電纜。同軸電纜或傳輸線在其特性阻抗內(nèi)端接時，同軸電纜的電容（RG-58為29pF/英尺）不會加載放大器。

補償

OPA621在反轉(zhuǎn)增益≥-2V/V和非反轉(zhuǎn)增益≥+2V/V時穩(wěn)定。兩種配置的相位裕度約為50°。應(yīng)該避免統(tǒng)一的反轉(zhuǎn)和非反轉(zhuǎn)收益。+2V/V和-2V/V的最小穩(wěn)定增益是對環(huán)路穩(wěn)定性要求最高的電路配置，在這些增益中最有可能發(fā)生振蕩。如果可能，在噪聲增益大于3的情況下使用該器件，以提高相位裕度并降低對振蕩的敏感性。（請注意，從穩(wěn)定性的角度來看，-2V/V的反向增益相當于3的噪聲增益。）其他增益的增益和相位響應(yīng)如典型性能曲線所示。

OPA621在良好布局下的高頻響應(yīng)與高增益電路的頻率平坦。然而，使用大反饋電阻的低增益電路和配置可以產(chǎn)生高頻增益峰值。這種峰值可以通過連接一個小電容器與反饋電阻并聯(lián)來最小化。該電容器補償由放大器的輸入電容（通常在PC板安裝后為2pF）和輸入和反饋電阻器形成的時間常數(shù)而產(chǎn)生的閉環(huán)、高頻、傳遞函數(shù)零點。所選擇的補償電容器可以是微調(diào)器、固定電容器或計劃的PC板電容器。電容值與電路布局和閉環(huán)增益密切相關(guān)。使用小電阻值將保持相位裕度，并通過保持零的斷開頻率足夠高來避免峰值。當需要高的閉環(huán)增益時，建議使用三電阻衰減器（tee網(wǎng)絡(luò)），以避免使用時間常數(shù)較大的大值電阻。

沉降時間

穩(wěn)定時間是指從輸入信號階躍到輸出在最終值周圍的指定誤差范圍內(nèi)所需的總時間。這個誤差帶表示為輸出轉(zhuǎn)換值的百分比，2V步長。因此，穩(wěn)定時間為0.01%要求誤差帶為±200μV，中心為2V的最終值。

在2倍的反向增益中規(guī)定的穩(wěn)定時間，2V階躍僅在25ns到0.01%之間發(fā)生，使OPA621成為商用最快的單片放大器之一。如典型性能曲線所述，隨著閉環(huán)增益和輸出電壓的變化，穩(wěn)定時間增加。保持穩(wěn)定時間需要對“布線注意事項”中提到的細節(jié)給予嚴格的注意。放大器也可以從輸入過載中快速恢復(fù)。從50%過載到線性運行的過載恢復(fù)時間通常只有30ns。

實際上，在OPA621上測量沉降時間是非常困難的。除了設(shè)備最好的實驗室，精確的測量幾乎是不可能的。除此之外，還需要一個快速的平頂發(fā)生器和高速示波器。不幸的是，快速平頂發(fā)電機，在足夠的時間內(nèi)可以穩(wěn)定到0.01%，但卻很稀缺，而且價格昂貴。然而，快速示波器更常見。為了獲得最佳結(jié)果，建議使用取樣示波器。采樣范圍通常具有大于1GHz的帶寬和非常低的電容輸入。它們還表現(xiàn)出更快的穩(wěn)定時間，以響應(yīng)信號，往往會過載一個實時示波器。

圖7顯示了用于測量OPA621的穩(wěn)定時間的測試電路。該方法使用16位采樣示波器來監(jiān)測輸入和輸出脈沖。這些波形由采樣范圍捕獲，平均，然后在軟件中互相減去，產(chǎn)生誤差信號。這種技術(shù)消除了對傳統(tǒng)的“假和結(jié)”的需要，這種結(jié)增加了額外的寄生電容。請注意，該技術(shù)使用示波器的內(nèi)置校準源作為輸入信號，而不是附加的平頂發(fā)生器。

微分增益和相位

差分增益（DG）和差分相位（DP）是視頻應(yīng)用中比較重要的指標之一。DG被定義為閉環(huán)增益在輸出電壓水平上的變化百分比。DP被定義為在相同的輸出電壓變化中閉環(huán)相位的變化。DG和DP都規(guī)定在3.58MHz的NTSC子載波頻率下。DG和DP隨著閉環(huán)增益和輸出電壓的變化而增加，如典型性能曲線所示。所有測量均使用Tektronix型號VM700視頻測量裝置進行。

扭曲

OPA621在50Ω負載下的諧波失真特性與頻率和功率輸出的關(guān)系在典型的性能曲線中顯示。如圖8所示，通過增加負載電阻可以進一步改善失真。在計算放大器看到的有效負載電阻時，請記住包括反饋電阻的貢獻。

雙音三階互調(diào)失真（IM）是許多射頻放大器應(yīng)用中的一個重要參數(shù)。圖9顯示了OPA621的雙音、三階IM截距與頻率的關(guān)系。對于這些測量，音調(diào)間隔為1MHz。該曲線對于確定作為頻率、負載電阻和增益函數(shù)的三階IM產(chǎn)品的大小特別有用。例如，假設(shè)應(yīng)用程序要求OPA621以+2V/V的增益工作，并以10MHz的頻率將2Vp-p（每個音調(diào)4dBm）驅(qū)動到50Ω。參考圖9，我們發(fā)現(xiàn)截距點是+47dBm。三階IM乘積的大小現(xiàn)在可以很容易地從表達式中計算出來：

其中：OPI3P=三階輸出截距，dBm；PO=輸出電平/音調(diào)，dBm/音調(diào)；三階IMD=每個輸出音調(diào)下的三階互調(diào)比，dB。

在這種情況下，OPI3P=47dBm，PO=4dBm，第三階IMD=2（47-4）=86dB，低于任一4dBm音調(diào)。OPA621的低IMD使其成為各種射頻信號處理應(yīng)用的絕佳選擇。

噪聲系數(shù)

OPA621的電壓和電流噪聲頻譜密度在典型性能曲線中有規(guī)定。然而，對于射頻應(yīng)用，噪聲系數(shù)（NF）通常是首選的噪聲規(guī)范，因為它允許系統(tǒng)噪聲性能更容易計算。圖10顯示了OPA621的噪聲系數(shù)與源電阻的關(guān)系。

香料模型

在分析模擬電路和系統(tǒng)的性能時，使用SPICE的計算機模擬通常很有用。這對于視頻和射頻放大器電路尤其如此，因為寄生電容和電感會對電路性能產(chǎn)生重大影響。使用MicroSim公司的PSpice的SPICE模型可用于OPA621。

可靠性數(shù)據(jù)

對OPA621進行了廣泛的可靠性測試。使用最高工作溫度下的加速壽命試驗（2000小時）計算環(huán)境溫度為25°C時的MTTF。這些試驗結(jié)果得出的MTTF為：DIP=5.02E+7小時，SO-8=2.94E+7小時。還進行了其他測試，如PCT。可靠性報告可根據(jù)要求提供每個包選項。

環(huán)境（Q）篩選

半導(dǎo)體器件的固有可靠性是由器件的設(shè)計、材料和制造所控制的，不能通過測試來提高。然而，環(huán)境篩選的使用可以通過應(yīng)用精心選擇的加速應(yīng)激水平，消除大多數(shù)在生命早期（嬰兒死亡率）就會失效的單元。Burr Brown“Q-Screening”為我們的標準工業(yè)產(chǎn)品提供環(huán)境篩選，從而提高可靠性。下表所示的篩選圖按照與MIL-STD-883相似的選定水平進行。

示范板

演示板可用于加速原型制作。可使用DEM  OPA65XP板評估8針浸漬包裝件，而使用DEM-OPA65XU板評估SO-8封裝件。這兩塊電路板都是從您當?shù)氐慕?jīng)銷商處部分組裝而成的（不包括外部電阻或放大器）。

應(yīng)用

　　安芯科創(chuàng)是一家國內(nèi)芯片代理和國外品牌分銷的綜合服務(wù)商,公司提供芯片ic選型、藍牙WIFI模組、進口芯片替換國產(chǎn)降成本等解決方案,可承接項目開發(fā),以及元器件一站式采購服務(wù),類型有運放芯片、電源芯片、MO芯片、藍牙芯片、MCU芯片、二極管、三極管、電阻、電容、連接器、電感、繼電器、晶振、藍牙模組、WI模組及各類模組等電子元器件銷售。（關(guān)于元器件價格請咨詢在線客服黃經(jīng)理：15382911663）

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