特征

•低壓噪聲：1 kHz時(shí)為1.1 nV/√Hz

•輸入電壓噪聲：80 nVPP（0.1赫茲至10赫茲）

•THD+N:–136dB（G=1，f=1 kHz）

•偏移電壓：350μV（最大）

•偏移電壓漂移：0.35μV/°C（典型值）

•低電源電流：6 mA/Ch（最大）

•統(tǒng)一增益穩(wěn)定

•增益帶寬產(chǎn)品：

80兆赫（G=100）

45兆赫（G=1）

•轉(zhuǎn)換速率：27 V/μs

•16位設(shè)置：700 ns

•寬電源范圍：±2.25 V至±18 V，4.5 V至36 V

•軌對(duì)軌輸出

•輸出電流：30 mA

應(yīng)用

•井下鉆探

•高溫環(huán)境

支持極端溫度應(yīng)用

•受控基線

•一個(gè)裝配/試驗(yàn)場(chǎng)地

•一個(gè)制造場(chǎng)地

•極端溫度范圍（-55°C/150°C）；（1）、可定制溫度范圍

•延長(zhǎng)產(chǎn)品生命周期

•延長(zhǎng)產(chǎn)品變更通知

•產(chǎn)品可追溯性

•Texas Instruments高溫產(chǎn)品采用高度優(yōu)化的硅（模具）解決方案，具有設(shè)計(jì)和工藝改進(jìn)功能，可在延長(zhǎng)溫度下最大限度地提高性能。

說明

OPA2211是一款精密運(yùn)算放大器，其電源電流僅為3.6毫安，可實(shí)現(xiàn)極低的1.1 nV/√Hz噪聲密度。該設(shè)備還提供軌到軌輸出擺動(dòng)，最大限度地?cái)U(kuò)大了動(dòng)態(tài)范圍。

OPA2211的極低電壓和低電流噪聲、高速度和寬輸出擺幅使該器件成為PLL應(yīng)用中環(huán)路濾波器放大器的最佳選擇。

在精密數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中，OPA2211在10-V輸出擺動(dòng)期間提供700納秒的穩(wěn)定時(shí)間，達(dá)到16位精度。這種交流性能，加上只有240μV的偏移量和0.35μV/°C的溫度漂移，使得OPA2211成為驅(qū)動(dòng)高精度16位模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）或緩沖高分辨率數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）輸出的理想選擇。

OPA2211適用于±2.25 V至±18 V的寬雙電源范圍，或4.5 V至36 V的單電源操作。

此運(yùn)算放大器的規(guī)定范圍為TJ=–55°C至150°C。

典型特征

在TA=+25°C時(shí)，VS=±18V，RL=10kΩ，除非另有說明。

應(yīng)用程序信息

OPA22211是一個(gè)單位增益穩(wěn)定，精度運(yùn)算放大器非常低的噪音。在噪聲或高阻抗電源的應(yīng)用中，需要離設(shè)備引腳近的去耦電容器。在大多數(shù)情況下，0.1μF電容器是足夠的。圖40顯示了OPA22211的簡(jiǎn)化示意圖。該模具采用SiGe雙極工藝，包含180個(gè)晶體管。

工作電壓

OPA22211系列操作安培在±2.25V至±18V電源之間工作，同時(shí)保持良好性能。OPA211系列在電源之間的工作電壓僅為+4.5V，電源之間的電壓可達(dá)+36V。然而，有些應(yīng)用不需要等正負(fù)輸出電壓擺動(dòng)。對(duì)于OPA22211系列，電源電壓不需要相等。例如，正極電源可設(shè)置為+25V，負(fù)極電源為-5V，反之亦然。

公共模式電壓必須保持在規(guī)定范圍內(nèi)。此外，關(guān)鍵參數(shù)在規(guī)定的溫度范圍內(nèi)得到保證，TJ=–55°C至+150°C。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度變化顯著的參數(shù)。

輸入保護(hù)

OPA2211的輸入端子通過背靠背二極管防止過大的差分電壓，如圖41所示。在大多數(shù)電路應(yīng)用中，輸入保護(hù)電路沒有后果。然而，在低增益或G=1的電路中，由于放大器的輸出不能對(duì)輸入斜坡做出足夠快的響應(yīng)，所以快速斜坡輸入信號(hào)可以使這些二極管向前偏移。典型特征的圖31說明了這種影響。如果輸入信號(hào)足夠快，足以產(chǎn)生這種正向偏置條件，則輸入信號(hào)電流必須限制在10mA或以下。如果輸入信號(hào)電流不受固有限制，則可使用輸入串聯(lián)電阻器來限制信號(hào)輸入現(xiàn)在。這個(gè)輸入串聯(lián)電阻降低了OPA2211的低噪聲性能，并在本數(shù)據(jù)的噪聲性能部分進(jìn)行了討論工作表。圖41示出實(shí)現(xiàn)限流反饋電阻器的示例。

噪聲性能

圖42顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻(xiàn)）的運(yùn)放源阻抗變化的總電路噪聲。兩個(gè)不同的運(yùn)算放大器顯示與總電路噪聲計(jì)算。OPA2211具有非常低的電壓噪聲，使其成為低源阻抗（小于2kΩ）的理想選擇。一個(gè)類似的精密運(yùn)算放大器，OPA227，有較高的電壓噪聲，但較低的電流噪聲。它在中等源阻抗（10kΩ到100kΩ）下提供了出色的噪聲性能。在100kΩ以上，F(xiàn)ET輸入運(yùn)放，如OPA132（非常低的電流噪聲）可以提供更好的性能。圖42中的方程式用于計(jì)算總電路噪聲。注意，en=電壓噪聲，In=電流噪聲，RS=源阻抗，k=玻爾茲曼常數(shù)=1.38×10–23 J/k，T是溫度（單位：k）。

基本噪聲計(jì)算

低噪聲運(yùn)算放大器電路的設(shè)計(jì)需要仔細(xì)考慮各種可能的噪聲因素：來自信號(hào)源的噪聲、運(yùn)算放大器中產(chǎn)生的噪聲以及來自反饋網(wǎng)絡(luò)電阻器的噪聲。電路的總噪聲是所有噪聲分量的平方根和組合。

源阻抗的電阻部分產(chǎn)生與電阻平方根成比例的熱噪聲。該函數(shù)如圖42所示。源阻抗通常是固定的；因此，選擇運(yùn)放和反饋電阻，以盡量減少各自對(duì)總噪聲的貢獻(xiàn)。

圖42描繪了在單位增益配置（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻(xiàn)）中使用運(yùn)放的不同源阻抗的總噪聲。運(yùn)算放大器本身同時(shí)產(chǎn)生電壓噪聲分量和電流噪聲組件。該電壓噪聲通常被建模為偏置電壓的時(shí)變分量。電流噪聲被建模為輸入偏置電流的時(shí)變分量，并與源電阻反應(yīng)以產(chǎn)生噪音。所以，給定應(yīng)用的最低噪聲運(yùn)算放大器取決于源阻抗。對(duì)于低源阻抗，電流噪聲可以忽略不計(jì)，電壓噪聲通常占主導(dǎo)地位。對(duì)于高源阻抗，電流噪聲可能占主導(dǎo)地位。

說明了反向和非逆變運(yùn)算放大器電路配置與增益。在有增益的電路配置中，反饋網(wǎng)絡(luò)電阻也會(huì)產(chǎn)生噪聲。運(yùn)算放大器的電流噪聲與反饋電阻反應(yīng)，產(chǎn)生額外的噪聲分量。通常可以選擇反饋電阻值，使這些噪聲源可以忽略不計(jì)。給出了兩種結(jié)構(gòu)的總噪聲方程。

總諧波失真測(cè)量

OPA2211系列運(yùn)算放大器具有優(yōu)良的失真特性。THD+噪聲在整個(gè)音頻范圍內(nèi)（20Hz至20kHz，負(fù)載為600Ω）低于0.0001%（G=+1，VO=3VRMS）。

OPA2211系列運(yùn)算放大器產(chǎn)生的失真低于許多商用失真分析儀的測(cè)量極限。然而，中所示的特殊測(cè)試電路可用于擴(kuò)展測(cè)量能力。

電應(yīng)力過大

設(shè)計(jì)者經(jīng)常問運(yùn)算放大器承受過大電應(yīng)力的能力。這些問題往往集中在設(shè)備輸入上，但可能涉及電源電壓引腳，甚至輸出引腳。每一種不同的引腳功能都具有由特定半導(dǎo)體制造工藝和連接到引腳的特定電路的電壓擊穿特性決定的電應(yīng)力極限。此外，內(nèi)部靜電放電（ESD）保護(hù)內(nèi)置在這些電路中，以防止在產(chǎn)品裝配之前和過程中發(fā)生意外的ESD事件。

有助于更好地理解這一基本的ESD電路及其與電氣過應(yīng)力事件的相關(guān)性。圖43顯示了OPA2211中包含的ESD電路（用虛線區(qū)域表示）。ESD保護(hù)電路包括幾個(gè)電流控制二極管，這些二極管從輸入和輸出引腳連接起來，并返回到內(nèi)部電源線，在那里，它們?cè)诓僮飨到y(tǒng)內(nèi)部的吸收裝置處會(huì)合放大器。這個(gè)保護(hù)電路在正常電路運(yùn)行期間保持不活動(dòng)狀態(tài)。

運(yùn)算放大器失真可以被認(rèn)為是一個(gè)內(nèi)部誤差源，可以參考輸入。顯示了導(dǎo)致運(yùn)算放大器失真比通常由運(yùn)算放大器產(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，從而將分辨率提高了101倍。注意，應(yīng)用于運(yùn)算放大器的輸入信號(hào)和負(fù)載與沒有R3的傳統(tǒng)反饋相同。R3的值應(yīng)保持較小，以盡量減少其對(duì)失真測(cè)量的影響。

該技術(shù)的有效性可通過在高增益和/或高頻下重復(fù)測(cè)量來驗(yàn)證，其中失真在測(cè)試設(shè)備的測(cè)量能力范圍內(nèi)。本數(shù)據(jù)表的測(cè)量采用音頻精密系統(tǒng)雙失真/噪聲分析儀，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器來執(zhí)行。

ESD事件會(huì)產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)時(shí)間短的高壓脈沖，當(dāng)它通過半導(dǎo)體器件放電時(shí)，該脈沖被轉(zhuǎn)換成持續(xù)時(shí)間短、電流大的脈沖。ESD保護(hù)電路設(shè)計(jì)用于在運(yùn)算放大器核心周圍提供電流通路，以防止其損壞。保護(hù)電路吸收的能量隨后以熱量的形式散失。

當(dāng)一個(gè)ESD電壓在兩個(gè)或多個(gè)放大器器件引腳上形成時(shí)，電流流過一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)向二極管。根據(jù)電流的路徑，吸收裝置可能會(huì)被激活。吸收裝置的觸發(fā)電壓或閾值電壓高于OPA2211的正常工作電壓，但低于器件擊穿電壓水平。一旦超過這個(gè)閾值，吸收裝置會(huì)迅速啟動(dòng)，并將電源軌上的電壓保持在安全水平。

當(dāng)運(yùn)算放大器連接到如圖43所示的電路中時(shí)，ESD保護(hù)組件將保持非活動(dòng)狀態(tài)，并且不會(huì)參與應(yīng)用電路的操作。然而，當(dāng)外加電壓超過給定引腳的工作電壓范圍時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)這種情況。如果出現(xiàn)這種情況，則存在一些內(nèi)部ESD保護(hù)電路可能偏壓并傳導(dǎo)電流的風(fēng)險(xiǎn)。任何這樣的電流都是通過導(dǎo)向二極管路徑產(chǎn)生的，很少涉及吸收裝置。

圖43描述了一個(gè)具體的例子，其中輸入電壓VIN超過正電源電壓（+VS）500毫伏或更多。電路中發(fā)生的大部分情況取決于電源特性。如果+VS可以吸收電流，則上部輸入轉(zhuǎn)向二極管之一將電流導(dǎo)至+與過度隨著車輛識(shí)別號(hào)（VIN）越來越高，電流水平可能會(huì)越來越高。因此，數(shù)據(jù)表規(guī)范建議應(yīng)用程序?qū)⑤斎腚娏飨拗圃?0mA。

如果電源不能吸收電流，VIN可以開始向運(yùn)算放大器提供電流，然后作為正電源電壓源接管。這種情況下的危險(xiǎn)是電壓可能上升到超過運(yùn)算放大器絕對(duì)最大額定值的水平。在極端但罕見的情況下，吸收裝置會(huì)在+VS和-VS作用時(shí)觸發(fā)。如果發(fā)生此事件，則在+VS和–VS電源之間建立直流路徑。吸收裝置的功耗很快就被超過，極端的內(nèi)部加熱會(huì)破壞運(yùn)算放大器。

另一個(gè)常見的問題是，當(dāng)電源+VS和/或-VS為0V時(shí)，如果輸入信號(hào)被施加到輸入端，放大器會(huì)發(fā)生什么情況。同樣，這取決于在0V或低于輸入信號(hào)幅度的電平下的電源特性。如果電源顯示為高阻抗，則運(yùn)算放大器電源電流可由輸入源通過電流控制提供二極管。這個(gè)狀態(tài)不是正常的偏壓狀態(tài)；放大器很可能不會(huì)正常工作。如果電源阻抗低，則通過轉(zhuǎn)向二極管的電流可能會(huì)變得相當(dāng)高。電流水平取決于輸入源傳輸電流的能力，以及輸入路徑中的任何電阻。

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