特征

●低失真：1kHz時(shí)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(dòng)600Ω負(fù)載

●提供雙版本（OPA2604）

應(yīng)用

●專(zhuān)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(shuō)明

OPA604是一個(gè)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(dòng)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(dòng)態(tài)電路性能產(chǎn)生非常低的諧波失真。結(jié)果是一個(gè)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(dòng)態(tài)范圍，甚至高源阻抗。偏置電壓是激光微調(diào)，以減少級(jí)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(shuō)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(duì)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(guò)不連接外部零位電路來(lái)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(duì)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(gè)電源引腳上安裝1μF鉭電容器就足夠了。

畸變測(cè)量

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

運(yùn)算放大器失真可以看作是一個(gè)內(nèi)部誤差源，可以參考輸入。圖2顯示了一個(gè)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(huì)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(cuò)的反饋減少了101倍。這將測(cè)量限值（包括信號(hào)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(hào)和負(fù)載與沒(méi)有R3的傳統(tǒng)反饋相同。

該技術(shù)的有效性可通過(guò)在高增益和/或高頻下重復(fù)測(cè)量來(lái)驗(yàn)證，其中失真在測(cè)試設(shè)備的測(cè)量能力范圍內(nèi)。此數(shù)據(jù)表的測(cè)量是用音頻精密系統(tǒng)1進(jìn)行的，這大大簡(jiǎn)化了重復(fù)測(cè)量。然而，測(cè)量技術(shù)可以用手動(dòng)畸變測(cè)量?jī)x器來(lái)執(zhí)行。

電容性負(fù)載

OPA604的動(dòng)態(tài)特性已針對(duì)常見(jiàn)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(huì)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(kāi)環(huán)輸出電阻反應(yīng)，在反饋回路中形成一個(gè)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(duì)于單位增益緩沖器，如圖3a所示，通過(guò)添加相位超前網(wǎng)絡(luò)RC和CC來(lái)保持穩(wěn)定性。跨過(guò)RC的電壓降將減少重負(fù)載時(shí)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(jià)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(gè)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(huì)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(dòng)600Ω負(fù)載，電源電壓高達(dá)±24V。在高電源電壓下工作時(shí)，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(wú)信號(hào)或無(wú)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(lè)信號(hào)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(shí)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(hù)調(diào)整以獲得最佳性能。

音質(zhì)

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

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(chēng)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(tīng)力測(cè)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(tīng)眾在控制測(cè)試中也常常得出不同的結(jié)論。

許多音頻專(zhuān)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(gè)可能的原因是雙極性設(shè)計(jì)比f(wàn)et產(chǎn)生更大的奇次諧波。對(duì)于人類(lèi)的耳朵來(lái)說(shuō)，奇數(shù)次諧波一直被認(rèn)為比偶數(shù)次諧波聽(tīng)起來(lái)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(chǎng)效應(yīng)晶體管的傳遞函數(shù)。兩個(gè)傳遞函數(shù)的傅里葉變換揭示了場(chǎng)效應(yīng)晶體管放大器級(jí)的低奇次諧波。

OPA604設(shè)計(jì)

OPA604在整個(gè)信號(hào)通路中使用fet，包括輸入級(jí)、輸入級(jí)負(fù)載和輸出級(jí)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€(gè)折疊的共源共柵增益級(jí)和單位增益輸出級(jí)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(jí)電流為相對(duì)較高的800μa，提供高跨導(dǎo)和降低電壓噪聲。級(jí)電流的激光微調(diào)和對(duì)對(duì)稱(chēng)性的仔細(xì)注意產(chǎn)生了±25V/μs的近乎對(duì)稱(chēng)的轉(zhuǎn)換速率。

JFET輸入級(jí)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(jí)聯(lián)，驅(qū)動(dòng)輸入級(jí)負(fù)載fetj3和J4。失真抑制電路（專(zhuān)利）線性化開(kāi)環(huán)響應(yīng)和增加電壓增益。OPA604的20MHz帶寬通過(guò)用戶(hù)連接的反饋回路進(jìn)一步減少失真。

輸出級(jí)包括一個(gè)JFET分相器加載到高速全NPN輸出驅(qū)動(dòng)器。輸出晶體管由一個(gè)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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