OP162/OP262/OP462是15MHz軌對軌運算放大器

特征

寬帶：15 MHz

低偏移電壓：最大325μV

低噪聲：9.5 nV/√Hz@1 kHz

單電源操作：2.7 V至12 V

軌間輸出擺動

低TCVOS:1μV/°C典型值

高轉換率：13 V/μs

無相位反轉

單位增益穩定

應用

便攜式儀器

采樣ADC放大器

無線區域網路

直接接入安排

辦公自動化

一般說明

OP162（單）、OP262（雙）和OP462（四）軌對軌15 MHz放大器具有新設計所需的額外速度，具有精度和低功耗運行的優點。由于其極低的偏移電壓45μV（典型值）和低噪聲，它們非常適合精密濾波器應用和儀器儀表。500μA的低電源電流（典型值）對于便攜式或密集型設計至關重要。此外，與標準視頻放大器相比，軌對軌輸出擺動提供了更大的動態范圍和控制。

這些產品從低至2.7V的單電源到±6V的雙電源工作。快速的穩定時間和寬的輸出波動建議它們作為A/D采樣緩沖器轉換器許多音頻和顯示應用需要30毫安的輸出驅動器（接收器和源）；在有限的持續時間內可以提供更多的輸出電流。OPx62系列在擴展的工業溫度范圍（–40°C至+125°C）范圍內指定。單OP162放大器有8線SOIC、MSOP和TSSOP封裝。雙OP262放大器有8線SOIC和TSSOP封裝。四路OP462放大器有14線，窄體SOIC和TSSOP封裝。

引腳配置

典型性能特征

應用

功能描述

OPx62系列是使用模擬器件的高速互補雙極工藝（也稱為XFCB）制造的。這種工藝溝隔離每個晶體管，以降低寄生電容，以實現高速性能。在不犧牲模擬器件互補雙極工藝的優良晶體管匹配和整體直流性能特性的情況下，實現了這種高速過程。這使得OPx62系列成為一個非常快速和精確的低電壓運算放大器的絕佳選擇。

圖33顯示了OP162的簡化等效示意圖。在設備的輸入端使用PNP差分對。發射極的交叉連接降低了輸入級的跨導，提高了器件的轉換速率。通過交叉連接發射極來降低跨導還有另一個優點，它提供了比使用發射極退化電阻器時更低的噪聲因子。輸入級可以在基極電壓一直被帶到負電源上時工作，或者在正電源的1V范圍內工作。

輸出級使用兩個共用發射極配置的互補晶體管。這使得裝置的輸出在負載電流小于1毫安的情況下擺動至任一供電軌的50毫伏以內。隨著負載電流的增加，輸出的最大電壓擺幅減小。這是由于集電極到發射極飽和電壓的輸出晶體管增加。輸出級的增益以及放大器的開環增益取決于連接在輸出端的負載電阻。由于主極頻率與開環增益成反比，因此器件的單位增益帶寬不受負載電阻的影響。在軌對軌輸出設備中，這是典型的情況。

偏移量調整

因為OP162/OP262/OP462具有異常低的典型偏移電壓，所以可能不需要調整到正確的偏移電壓。然而，OP162有引線連接零位電阻器。圖34顯示了如何通過在針腳1和針腳8之間連接電位計并將雨刮器連接到VCC來調整OP162偏移電壓。重要的是要避免意外地將雨刮器連接到VEE，因為這會損壞設備。電位計的建議值為20 kΩ。

軌對軌輸出

OP162/OP262/OP462的輸出電壓范圍很廣，在負載電流為5毫安的情況下，每個供電軌的輸出電壓范圍都在60毫伏以內。降低負載電流可以使輸出電壓范圍更接近電源軌。共模輸入范圍從接地擴展到正極電源的1V范圍內。當需要軌對軌輸出擺動時，建議有一些最小的增益量。所需的最小增益基于電源電壓，可以找到：

其中VS是正電源電壓。單電源電壓為5V時，實現軌對軌輸出的最小增益應為1.25。

輸出短路保護

為了實現寬帶寬和高轉換率，OP162/OP262/OP462的輸出不受短路保護。將輸出直接短路到地面或供電軌可能會損壞設備。典型的最大安全輸出電流為±30毫安。應采取措施確保設備的輸出不會被迫源或匯大于30毫安。

在需要一些輸出電流保護，但不以降低輸出電壓凈空為代價的應用中，可以使用與輸出串聯的低值電阻器。如圖35所示。電阻器連接在放大器的反饋回路中，因此，如果VOUT對地短路，并且VIN擺動到5 V，輸出電流將不超過30 mA。對于單5 V電源應用，建議不要使用小于169Ω的電阻器。

輸入過壓保護

輸入電壓應限制在±6 V，否則會損壞設備。放置在設備輸入級的靜電保護二極管有助于保護放大器不受靜電放電的影響。二極管連接在每個輸入之間以及從每個輸入到兩個電源引腳，如圖33中的簡化等效電路所示。如果輸入電壓超過電源電壓0.6 V以上，或差動輸入電壓大于0.6 V，則這些二極管通電，導致過壓損壞。

輸入電流應限制在5毫安以下，以防止器件退化或損壞，方法是將一個與輸入串聯的外部電阻器置于過驅動的風險之下。電阻的大小可以用最大輸入電壓除以5毫安來計算。例如，如果差分輸入電壓可以達到5 V，則外部電阻應為5 V/5 mA=1 kΩ。在實踐中，該電阻應與兩個輸入串聯，以平衡由輸入偏置電流產生的任何偏移電壓。

輸出相位反轉

只要輸入電壓限制在±6 V，OP162/OP262/OP462就不會發生相位反轉。圖30顯示了輸入電壓驅動超過電源電壓的設備的輸出。雖然裝置的輸出不改變相位，但由于輸入過電壓而產生的大電流可能會導致裝置損壞。在輸入電壓可能超過電源電壓的應用中，應使用上一節所述的過電壓保護。

功率損耗

OP162/OP262/OP462可安全耗散的最大功率受到相關結溫升高的限制。最高安全結溫為150℃；超過此限值時，器件性能會受到影響。如果只是暫時超過該最大值，一旦模具溫度降低，電路將恢復正常工作。將設備長時間處于“過熱”狀態可能會導致設備永久損壞。

要計算OPx62的內部結溫度，請使用以下公式

其中：

TJ是OPx62結溫。PDISS是OPx62的功耗。

θJA是OPx62封裝的熱阻，結到環境溫度。

TA是電路的環境溫度。

裝置消耗的功率可計算為：

其中：

ILOAD是OPx62輸出負載電流。

VS是OPx62電源電壓。

VOUT是OPx62的輸出電壓。

圖36和圖37提供了一種方便的方法來確定設備是否過熱。根據封裝類型和封裝周圍的環境溫度，可以圖形化地找到最大的安全功耗。通過使用前面的公式，很容易看出PDISS是否超過了設備的功率降額曲線。為確保正確操作，必須遵守圖36和圖37所示的推薦降額曲線。

未使用的放大器

建議將雙或四個封裝中未使用的放大器配置為單位增益跟隨器，并將1 kΩ反饋電阻從逆變輸入連接到輸出，非反轉輸入連接到接地層。

通電穩定時間

在某些通電敏感的應用中，運放輸出在電源電壓傳輸后穩定所需的時間是一個重要的考慮因素。例如，在A/D轉換器中，通電后直到產生有效數據的時間非常重要。

OPx62系列在通電后有很快的穩定時間。圖38顯示了單電源電壓VS=+5 V時的OP462輸出穩定時間。圖39中的測試電路用于查找設備的通電穩定時間。

電容負載驅動

OP162/OP262/OP462是高速、非常精確的設備，在其輸出端能夠承受一些電容性負載。隨著負載電容的增加，OPx62器件的單位增益帶寬減小。這也會導致輸出的超調量和穩定時間增加。圖41顯示了一個例子，該裝置配置為單位增益，并驅動并聯的10 kΩ電阻器和300 pF電容器。

通過將一個串聯的R-C網絡（通常稱為“緩沖”網絡）從設備的輸出端連接到地面，可以消除這種振鈴并顯著降低超調量。圖40顯示了如何設置緩沖網絡，圖42顯示了添加網絡后輸出響應的改進。

該網絡與負載電容器CL并聯運行，并對增加的相位滯后進行補償。網絡電阻和電容的實際值是根據經驗確定的，以最小化過沖和最大化單位增益帶寬。表6顯示了一些大型負載電容器的緩沖網絡示例。

較高的負載電容會降低器件的單位增益帶寬。圖43顯示了單位增益帶寬與電容性裝載。緩沖網絡不提供任何帶寬的增加，但它大大減少了振鈴和超調，如圖41和圖42之間所示。

總諧波失真和串擾

OPx62設備系列提供低總諧波失真，使其成為音頻應用的最佳選擇。圖44顯示了OP462在0.001%時的THD加噪聲圖。

圖45顯示了OP462中兩個放大器之間的最壞情況串擾。在測量相鄰放大器的輸出時，向一個放大器施加1v rms信號。兩個放大器配置為單位增益，并提供±2.5V。

PCB布局注意事項

由于OP162/OP262/OP462可以在高頻下提供增益，因此建議仔細注意電路板布局和元件選擇。與任何高速應用一樣，良好的接地平面對于實現最佳性能至關重要。通過提供低阻抗參考點，這可以顯著降低接地回路和I×R損耗的不良影響。最好的結果是用一層指定給地平面的多層板設計。

使用片式電容器進行電源旁路，電容器的一端連接到接地層，另一端連接到每個電源引腳1/8英寸范圍內。額外的大型鉭電解電容器（4.7μF至10μF）應并聯連接。這個電容器在設備的輸出端為快速、大的信號變化提供電流；因此，它不需要放在離電源管腳很近的地方。

應用電路

單電源立體聲耳機驅動器

圖46顯示了一個立體聲耳機輸出放大器，可以從一個5伏的電源。用兩個100 kΩ電阻器將電源電壓除以，得出參考電壓。10μF電容器可防止電源噪聲污染音頻信號，并為音量控制電位計建立交流接地。

音頻信號通過10μF電容器交流耦合到每個非轉換輸入端。放大器的增益由反饋電阻控制，為（R2/R1）+1。在本例中，增益為6。通過移除R1，放大器將具有單位增益。為了短路保護裝置的輸出，在反饋網絡的輸出端放置一個169Ω電阻器。這可以防止耳機輸出短路時對設備造成任何損壞。輸出端使用270μF電容器將放大器與耳機耦合。由于耳機的低阻抗，其范圍為32Ω到600Ω或更高，因此該值遠大于用于輸入的值。

儀表放大器

OP162/OP262/OP462由于其高速、低偏移電壓和低噪聲特性，可用于各種高速應用，包括精密儀表放大器。圖47顯示了這樣一個應用程序的示例。

電路的微分增益由RG決定，其中

RG電阻值以kΩ為單位。移除RG將電路增益設為1。

第四個運算放大器OP462-D是可選的，用于通過減少放大器的任何輸入電容來提高CMRR。通過屏蔽輸入信號引線并用共模電壓驅動屏蔽，在共模電壓下消除輸入電容。該電壓由OP462-A和OP462-B輸出的中點通過使用兩個10kΩ電阻器和OP462-D作為單位增益緩沖器而得出。

對于2 kΩ電阻器，使用1%或更好的公差元件是很重要的，因為共模抑制取決于它們的準確比率。一個電位計也應該與OP462-C非轉換輸入電阻串聯接地，以優化共模抑制。

實施圖47中的電路以測試其穩定時間。儀表放大器由−5 V供電，因此輸入階躍電壓從−5 V變為+4 V，以將OP462保持在其輸入范圍內。因此，0.05%的穩定范圍是當輸出在4.5mv以內時。圖48顯示正坡沉降時間為1.8μs，圖49顯示負坡度的沉降時間為3.9μs。

直接接入安排

圖50顯示了用于600Ω傳輸系統的5 V單電源傳輸/接收電話線接口的示意圖。它允許在變壓器耦合的600Ω線路上進行信號的全雙工傳輸。放大器A1提供可調節的增益，以滿足調制解調器輸出驅動要求。兩者兼而有之A1和A2被配置為向變壓器施加最大可能的差分信號。單個5 V電源上可用的最大信號約為4.0 V p-p，接入600Ω傳輸系統。放大器A3被配置為差分放大器，用于從傳輸線提取接收信息以通過A4放大。A3還防止發射信號干擾接收信號。A4的增益可以按照與A1相同的方式進行調整，以滿足調制解調器的輸入信號要求。標準電阻值允許使用SIP（單列直插式封裝）格式的電阻陣列。將其與OP462 14線SOIC或TSSOP封裝相結合，該電路提供了一個緊湊的解決方案。

外形尺寸

[1]、長期偏移電壓由三個獨立批次在125°C下進行的1000小時壽命試驗保證，LTPD為1.3。

[2]、+25°C和+25°C之間的電壓偏移量為+25°C。

[3]、長期偏移電壓由三個獨立批次在125°C下進行的1000小時壽命試驗保證，LTPD為1.3。

[4]、長期偏移電壓由三個獨立批次在+125°C下進行的1000小時壽命試驗保證，LTPD為1.3。

[5]、偏移電壓漂移是−40°C到+25°C增量和+25°C到+125°C增量的平均值。

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