特征

單位增益帶寬：250MHz

寬帶：100MHz GBW

高轉(zhuǎn)換率：150V/
s
低噪聲：6.5nV/√Hz

軌間I/O

高輸出電流：>100mA

出色的視頻性能：

差分增益：0.02%，差相：0.09
0.1dB增益平坦度：40MHz

低輸入偏置電流：3pA

靜態(tài)電流：4.9mA

熱關(guān)機

電源范圍：2.5V至5.5V

關(guān)機IQ<6
A
微型和PowerPAD軟件包

應(yīng)用

視頻處理

超聲波

光網(wǎng)絡(luò)，可調(diào)諧激光器

光電二極管跨阻放大器

有源濾波器

高速積分器

模數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入緩沖器

數(shù)模轉(zhuǎn)換器輸出放大器

條形碼掃描儀

通信

說明

OPA357系列高速電壓反饋CMOS運算放大器是為視頻和其他需要寬帶的應(yīng)用而設(shè)計的。它們是單位增益穩(wěn)定，可以驅(qū)動大電流輸出。差分增益為0.02%，差分相位為0.09°。每個通道的靜態(tài)電流只有4.9mA。

OPA357系列運算放大器經(jīng)過優(yōu)化，可在低至2.5V（±1.25V）和高達(dá)5.5V（±2.75V）的單電源或雙電源上運行。共模輸入范圍超出電源范圍。輸出擺幅在100mV范圍內(nèi)，支持寬動態(tài)范圍。

對于需要100毫安連續(xù)輸出電流的應(yīng)用，可提供單SO-8功率板版本。

單一版本（OPA357）采用微型SOT23-6和SO-8 PowerPAD封裝。雙版本（OPA2357）在MSOP-10軟件包中提供。

雙版本的特點是完全獨立的電路，以降低串?dāng)_和避免相互作用。所有這些都是在擴展的−40°C到+125°C溫度范圍內(nèi)指定的。

OPAx357相關(guān)產(chǎn)品

引腳配置

注：（1）、SOT23-6的引腳1是通過調(diào)整包裝標(biāo)記的方向來確定的，如圖所示。

（2）、NC表示沒有內(nèi)部連接。

（3）、電源板應(yīng)連接到V-或左浮動。

典型特征

除非另有說明，否則在TA=+25°C，VS=5V，G=+1，RF=0Ω，RL=1kΩ，并連接至VS/2。

應(yīng)用程序信息

OPA357是一種CMOS、軌間I/O、高速、電壓反饋運算放大器，設(shè)計用于視頻、高速和其他應(yīng)用。它有單或雙運算放大器。

該放大器具有100MHz的增益帶寬和150V/μs的轉(zhuǎn)換率，但單位增益穩(wěn)定，可以作為+1V/V電壓跟隨器工作。

工作電壓

OPA357的電源范圍為+2.7V至+5.5V（±1.35V至±2.75V）。但是，電源電壓的范圍為+2.5V至+5.5V（±1.25V至±2.75V）。高于7.5V（絕對最大值）的電源電壓會永久損壞放大器。

隨電源電壓或溫度變化的參數(shù)見本數(shù)據(jù)表的典型特性部分。

啟用功能

OPA357的Enable函數(shù)是使用Schmitt觸發(fā)器實現(xiàn)的。通過向啟用引腳施加TTL高電壓電平（參考V-）來啟用放大器。相反，TTL低電壓電平（參考V−）將禁用放大器，將其電源電流從4.9mA降低到每個放大器僅3.4μa。每個通道都有獨立的啟用引腳（雙版本），提供了最大的設(shè)計靈活性。對于便攜式電池操作應(yīng)用，此功能可用于大大降低平均電流，從而延長電池壽命。

使能輸入可以建模為一個CMOS輸入門，其上拉電阻為100kΩ。該引腳應(yīng)連接到一個有效的高或低電壓或驅(qū)動，而不是左開路。

啟用時間為100ns，禁用時間僅為30ns。這使得OPA357可以作為門控放大器工作，或者將其輸出多路復(fù)用到公共輸出總線上。禁用時，輸出假定為高阻抗?fàn)顟B(tài)。

軌對軌輸入

OPA357規(guī)定的輸入共模電壓范圍超出電源軌100mV。這是通過一個互補的輸入級實現(xiàn)的，一個N通道輸入差分對與P通道差分對，如圖1所示。N-通道對對于靠近正軌的輸入電壓有效，通常高于正極電源（V+）-1.2V至100mV，而P-通道對對于從負(fù)極電源下方100毫伏到大約（V+−1.2V）的輸入打開。存在一個小的過渡區(qū)，通常為（V+）-1.5V至（V+）-0.9V，其中兩對都是打開。該600毫伏過渡區(qū)可隨工藝變化而變化±500毫伏。因此，在低端，過渡區(qū)（兩個輸入級均開啟）的范圍為（V+）-2.0V至（V+）-1.5V，高端可達(dá)（V+−0.9V至（V+）-0.4V。

雙折疊共源共源代碼將來自兩個輸入對的信號相加，并向AB類輸出級提供差分信號。

軌對軌輸出

AB類輸出級采用共源晶體管實現(xiàn)軌對軌輸出。對于高阻抗負(fù)載（>200Ω），輸出電壓擺幅通常為離電源軌100毫伏。當(dāng)負(fù)載為10Ω時，可以在保持高開環(huán)增益的同時實現(xiàn)有用的輸出擺幅。見輸出電壓擺幅與輸出電流的典型特性曲線。

輸出驅(qū)動

OPA357的輸出級可以提供±100mA的連續(xù)輸出電流，并且在5V電源上仍然提供大約2.7V的輸出擺幅，如圖2所示。為達(dá)到最大可靠性，不建議運行超過±100mA的連續(xù)直流電流。參考典型的輸出電壓擺幅與輸出電流的特性曲線。為了提供大于±100mA的連續(xù)輸出電流，OPA357可并聯(lián)運行，如圖3所示。

OPA357將提供高達(dá)200mA的峰值電流，這與典型的短路電流相對應(yīng)。因此，提供了一個片內(nèi)熱關(guān)機電路，以保護(hù)OPA357免受危險的高結(jié)溫影響。在160°C時，保護(hù)電路將關(guān)閉放大器。當(dāng)結(jié)溫冷卻到140℃以下時，將恢復(fù)正常工作。

視頻

OPA357輸出級能夠驅(qū)動標(biāo)準(zhǔn)的后端接75Ω視頻電纜，如圖4所示。通過反向端接傳輸線，它不會向驅(qū)動器顯示電容性負(fù)載。正確背面端接的75Ω電纜不會顯示為電容；它僅向OPA357輸出提供150Ω的電阻負(fù)載。

OPA357可以用作RGB圖形信號的放大器，該信號在視頻黑電平下的電壓為零，通過對信號進(jìn)行偏移和交流耦合。見圖5。

寬帶視頻多路復(fù)用

視頻速度放大器的一個常見應(yīng)用是將多個放大器輸出連接在一起，然后從幾個可能的視頻輸入中選擇哪一個輸入到一條線路上。這個簡單的有線或視頻多路復(fù)用器可以使用OPA357輕松實現(xiàn)；見圖6。

驅(qū)動模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器

OPA357系列運算放大器提供60納秒的穩(wěn)定時間至0.01%，使其成為驅(qū)動中高速采樣a/D轉(zhuǎn)換器和參考電路的好選擇。OPA357系列提供了一種有效的方法來緩沖A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電容和由此產(chǎn)生的電荷注入，同時提供信號增益。

驅(qū)動A/D轉(zhuǎn)換器的OPA357見圖7。在OPA357處于逆變配置的情況下，反饋電阻器上的電容器可用于過濾信號中的高頻噪聲；見圖7。

容性負(fù)載與穩(wěn)定性

OPA357系列運算放大器可以驅(qū)動各種電容性負(fù)載。然而，在某些條件下，所有運算放大器都可能變得不穩(wěn)定。運算放大器的配置、增益和負(fù)載值只是確定穩(wěn)定性時要考慮的幾個因素。單位增益結(jié)構(gòu)的運算放大器最容易受到電容負(fù)載的影響。電容性負(fù)載與運算放大器的輸出電阻以及任何附加負(fù)載電阻發(fā)生反應(yīng)，在小信號響應(yīng)中產(chǎn)生一個極點，降低相位裕度。詳見各種CL的典型特性曲線頻率響應(yīng)。

OPA357的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)增強了它驅(qū)動電容性負(fù)載的能力。在單位增益，這些運算放大器表現(xiàn)良好的大電容負(fù)載。詳見推薦的典型特性曲線RS vs電容性負(fù)載和頻率響應(yīng)vs電容性負(fù)載。

改進(jìn)單位增益配置中電容性負(fù)載驅(qū)動的一種方法是在輸出端串聯(lián)一個10Ω到20Ω的電阻器，如圖8所示。這顯著減少了大電容性負(fù)載時的振鈴現(xiàn)象參見典型的特性曲線頻率響應(yīng)與電容性負(fù)載的關(guān)系。然而，如果有一個電阻負(fù)載與電容負(fù)載并聯(lián)，RS會產(chǎn)生一個分壓器。這會在輸出端引入直流誤差，并略微減小輸出擺幅。這個錯誤可能無關(guān)緊要。例如，在RL=10kΩ和RS=20Ω的情況下，輸出只有大約0.2%的誤差。

寬帶跨阻放大器

寬帶寬，低輸入偏置電流，低輸入電壓和電流噪聲使得OPA357成為低壓單電源應(yīng)用的理想寬帶光電二極管互阻放大器。低電壓噪聲很重要，因為光電二極管電容使電路的有效噪聲增益在高頻下增加。

如圖9所示，跨阻設(shè)計的關(guān)鍵元素是期望的二極管電容（包括OPA357的寄生輸入共模和差模輸入電容（2+2）pF）、所需的跨阻增益（RF）和OPA357（100MHz）的增益帶寬積（GBP）。設(shè)置這3個變量后，可以設(shè)置反饋電容值（CF）來控制頻率響應(yīng)。

為了獲得最大平坦的二階巴特沃斯頻率響應(yīng)，反饋極點應(yīng)設(shè)置為：

典型的表面貼裝電阻器的寄生電容約為0.2pF，必須從計算的反饋電容值中扣除。

帶寬計算公式如下：

對于更高的跨阻帶寬，可以使用高速CMOS OPA355（200MHz GBW）或OPA655（400mhzgbw）。

PCB布局

OPA357應(yīng)采用良好的高頻印刷電路板（PCB）布局技術(shù)。大量使用接地層、短而直接的信號軌跡，以及位于V+引腳的適當(dāng)旁路電容器將確保清潔、穩(wěn)定的運行。大面積的銅也提供了一種消散正常運行時產(chǎn)生的熱量的方法。

插座絕對不建議與任何高速放大器一起使用。

10nF陶瓷旁路電容器是最小推薦值；當(dāng)驅(qū)動低電阻負(fù)載時，并聯(lián)添加1μF或更大的鉭電容器可能會有好處。提供足夠的旁路電容對于實現(xiàn)非常低的諧波和互調(diào)失真至關(guān)重要。

功率損耗

除了常規(guī)的SOT23-6和MSOP-10，OPA357的單、雙版本也有一個SO-8功率板。SO-8 PowerPAD是標(biāo)準(zhǔn)尺寸的SO-8封裝，封裝底部裸露的引線框架直接焊接到PCB上，以產(chǎn)生極低的熱阻。這將大大增強OPA357的功耗能力，并消除了傳統(tǒng)上在熱封裝中使用的笨重散熱片和片塞。這個包可以很容易地安裝使用標(biāo)準(zhǔn)的PCB組裝技術(shù)。注：由于SO-8 PowerPAD與標(biāo)準(zhǔn)SO-8封裝的引腳兼容，OPA357可直接替換現(xiàn)有插座中的運算放大器。建議始終將PowerPAD焊接到PCB，即使是低功耗的應(yīng)用程序也是如此。這為引線框架模架墊和PCB之間提供了必要的熱連接和機械連接。

對于電阻負(fù)載，最大功耗發(fā)生在電源電壓一半的直流輸出電壓。交流信號的損耗更低。應(yīng)用公告AB-039（SBOA022），功率放大器應(yīng)力和功率處理限制，解釋了如何計算或測量異常信號和負(fù)載的功耗。

任何啟動熱保護(hù)電路的趨勢都表明功耗過大或散熱不足。為了可靠運行，結(jié)溫最高應(yīng)限制在150°C。為了估計完整設(shè)計中的安全裕度，請?zhí)岣攮h(huán)境溫度，直到熱保護(hù)在160°C下觸發(fā)。熱保護(hù)應(yīng)在應(yīng)用的最大預(yù)期環(huán)境條件以上觸發(fā)35°C以上。

PowerPAD熱增強包

OPA357采用了so8powerpad封裝，這是一種熱增強的標(biāo)準(zhǔn)尺寸IC封裝，旨在消除傳統(tǒng)熱封裝中使用的笨重散熱片和片塞。這個包可以很容易地安裝使用標(biāo)準(zhǔn)的PCB組裝技術(shù)。

PowerPAD封裝的設(shè)計使得引線框架模具墊（或熱墊）暴露在IC底部，如圖10所示。這在模具和封裝外部之間提供了極低的熱阻（JC）路徑。集成電路底部的熱墊直接焊接到PCB上，使用PCB作為散熱片。此外，電鍍通孔（過孔）為PCB背面提供了一條低熱阻熱流道。

PowerPAD組裝過程

1、電源板必須連接到設(shè)備的最大負(fù)電源電壓，在單電源應(yīng)用中，該電壓將接地，在分體式電源應(yīng)用中，該電壓將接地。

2、準(zhǔn)備帶有頂部蝕刻圖案的PCB，如圖11所示。根據(jù)具體的裝配工藝要求，具體的地面設(shè)計可能會有所不同。導(dǎo)線和熱焊盤都應(yīng)進(jìn)行蝕刻。

3、在熱墊區(qū)域放置推薦數(shù)量的電鍍通孔（或熱通孔）。這些孔的直徑應(yīng)為13密耳。它們保持很小，這樣在回流焊期間，通過孔的焊料芯吸不是問題。SO-8PowerPad封裝的最小建議孔數(shù)為5，如圖11所示。

4、建議（但不要求）在封裝下方和熱墊區(qū)域外放置少量的額外孔。這些孔在銅熱焊盤和接地層之間提供了額外的熱通道。它們可能更大，因為它們不在需要焊接的區(qū)域，所以芯吸不是問題。如圖11所示。

5、將所有孔（包括熱焊盤區(qū)域內(nèi)和焊盤區(qū)域外的孔）連接到內(nèi)部接地平面或其他內(nèi)部銅平面（對于單電源應(yīng)用），以及連接到V−上（對于分體式電源應(yīng)用）。

6、當(dāng)布置這些孔時，不要使用典型的webor spoke via連接方法，如圖12所示。網(wǎng)絡(luò)連接有一個高熱阻連接，有助于減緩焊接過程中的熱傳遞。這使得焊接具有接地平面連接的過孔更加容易。然而，在這種應(yīng)用中，低熱阻是最有效的傳熱要求。因此，PowerPAD組件下的孔應(yīng)與內(nèi)部接地平面連接，并在整個電鍍通孔周圍進(jìn)行完整連接。

7、頂部焊接面罩應(yīng)使焊盤連接和熱焊盤區(qū)域暴露。熱墊區(qū)域應(yīng)露出13密耳的孔。熱焊盤區(qū)域外較大的孔可以用焊接掩模覆蓋。

8、在所有外露的焊盤區(qū)域和所有的焊盤上涂上熱焊膏。

9、有了這些準(zhǔn)備步驟，PowerPAD ICis就可以簡單地放置到位，并像任何標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝組件一樣完成焊接回流焊操作。這將導(dǎo)致零件正確安裝。

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