特征

軌間輸出擺動(dòng)

單電源操作：+3 V至+36 V

低偏移電壓：300 mV

增益帶寬積：75 kHz

高開環(huán)增益：1000 V/mV

單位增益穩(wěn)定

低電源電流/每個(gè)放大器：最大150 mA

應(yīng)用

電池供電儀表

伺服放大器

執(zhí)行機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)

傳感器調(diào)節(jié)器

電源控制

一般說明

軌對(duì)軌輸出擺動(dòng)與直流精度相結(jié)合是OP495四和OP295雙CBCMOS運(yùn)算放大器的關(guān)鍵特性。通過采用雙極性前端，實(shí)現(xiàn)了比CMOS設(shè)計(jì)更低的噪聲和更高的精度。輸入和輸出范圍都包括負(fù)電源，為用戶提供“零輸入/零輸出”功能。對(duì)于使用3.3伏系統(tǒng)（如鋰電池）的用戶，OP295/OP495指定用于3伏操作。

對(duì)于開環(huán)操作，規(guī)定的最小增益為1000V+a，最大增益為1000V/a。這產(chǎn)生的性能可用于實(shí)現(xiàn)高精度系統(tǒng)，甚至在單電源設(shè)計(jì)中也是如此。

OP295/OP495具有變軌和向負(fù)載供電+15毫安的能力，是功率晶體管和“H”橋的理想驅(qū)動(dòng)器。這使得設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)更高的效率，并比以前不使用分立元件的情況下向負(fù)載傳輸更多的功率。對(duì)于應(yīng)用程序這需要驅(qū)動(dòng)感應(yīng)負(fù)載，如變壓器，提高效率也是可能的。與CMOS軌對(duì)軌放大器相比，驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載時(shí)的穩(wěn)定性是該設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這對(duì)于驅(qū)動(dòng)同軸電纜或大型FET晶體管非常有用。OP295/OP495在負(fù)載超過300 pF時(shí)穩(wěn)定。

OP295和OP495在擴(kuò)展的工業(yè)（–40°C到+125°C）溫度范圍內(nèi)指定。OP295有8針?biāo)芰虾吞沾蒁IP加上SO-8表面安裝封裝。OP495s有14針?biāo)芰虾蚐O-16表面安裝封裝。有關(guān)MIL-STD-883數(shù)據(jù)表，請(qǐng)聯(lián)系當(dāng)?shù)劁N售辦事處。

引腳連接

骰子特征

OP295模具尺寸0.066×0.080英寸，5280平方英寸。密耳基底（芯片背面）連接到V+。晶體管計(jì)數(shù)，74。

OP495模具尺寸0.113×0.083英寸，9380平方英寸。密耳基底（芯片背面）連接到V+。晶體管計(jì)數(shù)，196。

OP295/OP495–典型特征

應(yīng)用

鐵路到鐵路應(yīng)用信息

OP295/OP495有一個(gè)很寬的共模輸入范圍，從地面延伸到大約800毫伏的正電源范圍內(nèi)。在輸入電壓可能超過共模輸入范圍的緩沖應(yīng)用中，有使用OP295/OP495的趨勢(shì)。由于高輸入范圍和軌對(duì)軌輸出范圍，這可能最初看起來是可行的。但在共模輸入范圍以上，放大器當(dāng)然是高度非線性的。因此，當(dāng)需要軌對(duì)軌輸出擺動(dòng)時(shí)，總是要求有一些最小的增益量。根據(jù)輸入共模范圍，該增益應(yīng)至少為1.2。

低跌落基準(zhǔn)

OP295/OP495可用于獲得2.5 V或其他4.5 V的低電壓參考電壓，用于僅在+5 V電源下工作的高分辨率a/D轉(zhuǎn)換器。圖1中的電路將提供高達(dá)10毫安的電流。其空載跌落電壓僅為20mv。該電路將以+5伏電源供電3.5毫安以上。

低噪聲，單電源前置放大器

大多數(shù)單電源運(yùn)算放大器的設(shè)計(jì)都是為了降低電源電流，而犧牲了更高的電壓噪聲。這種權(quán)衡可能是必要的，因?yàn)橄到y(tǒng)必須由電池供電。然而，由于所有電路的電阻都趨向于更高，因此，除了運(yùn)算放大器的電壓噪聲外，約翰遜噪聲（電阻器熱噪聲）也是系統(tǒng)總噪聲的重要貢獻(xiàn)者。

結(jié)合低噪聲和單電源操作特點(diǎn)的單片運(yùn)算放大器的選擇相當(dāng)有限。大多數(shù)單電源運(yùn)算放大器的噪聲約為30 nV/√Hz到60 nV/√Hz，噪聲低于5 nV/√Hz的單電源放大器不存在。

為了實(shí)現(xiàn)低噪聲和低電源電壓運(yùn)行，離散設(shè)計(jì)可能提供最佳解決方案。圖2中的電路使用OP295/OP495軌對(duì)軌放大器和匹配的PNP晶體管對(duì)MAT03，實(shí)現(xiàn)輸入電壓噪聲為0的零輸入/零輸出單電源操作3.1 100 Hz時(shí)為nV/√Hz。R5和R6將增益設(shè)置為1000，使該電路成為在單電源應(yīng)用中放大低電平信號(hào)時(shí)最大化動(dòng)態(tài)范圍的理想電路。OP295/OP495提供軌對(duì)軌輸出擺動(dòng)，允許該電路以0至5伏輸出運(yùn)行。只有一半的OP295/OP495被使用，而另一個(gè)未提交的運(yùn)算放大器在其他地方使用。

輸入噪聲由MAT03晶體管對(duì)和集電極電流電平控制。增加集電極電流會(huì)降低電壓噪聲。該電路在1.85毫安和0.5毫安的電流下進(jìn)行了測(cè)試。在這兩種情況下，輸入電壓噪聲分別為3.1nv/√Hz和10nv/√Hz，分別是高集電極電流確實(shí)會(huì)導(dǎo)致電源電流、偏置電流和電流噪聲之間的權(quán)衡。所有這些參數(shù)都會(huì)隨著集電極電流的增加而增加。例如，通常，MAT03的hFE=165。這將分別產(chǎn)生11μA和3μA的偏壓電流。基于高偏置電流，該電路最適合于低源阻抗的應(yīng)用，如磁性拾音器或低阻抗應(yīng)變量規(guī)。此外，高的源阻抗會(huì)降低噪聲表演。為了例如，1 kΩ電阻器產(chǎn)生4 nV/√Hz的寬帶噪聲，這已經(jīng)大于前置放大器。

集電極電流由R1結(jié)合LED和Q2設(shè)置。LED是一個(gè)1.6V的“齊納”，它的溫度系數(shù)接近于Q2的基極發(fā)射極結(jié)，它在R1上提供恒定的1.0V電壓降。R1等于270Ω時(shí)，尾電流為3.7 mA，集電極電流為1.85 mA的一半。可以改變R1的值來調(diào)整集電極電流。每當(dāng)R1改變時(shí)，R3和R4也應(yīng)調(diào)整。為了保持包括接地在內(nèi)的共模輸入范圍，Q1和Q2的集電極不應(yīng)超過0.5V，否則會(huì)飽和。因此，R3和R4必須足夠小，以防止這種情況發(fā)生。它們的值以及R1的兩個(gè)不同值的整體性能總結(jié)在表1中。最后，需要電位計(jì)R8來調(diào)整偏移電壓，使其歸零。使用OP90作為輸出放大器可以獲得類似的性能，節(jié)省約185μa的電源電流。然而，輸出擺動(dòng)不包括正軌，帶寬將減少到大約250赫茲。

重載行駛

OP295/OP495非常適合通過使用功率晶體管、達(dá)林頓或FET來增加負(fù)載電流來驅(qū)動(dòng)負(fù)載。擺動(dòng)到任何一根軌道的能力可以保證設(shè)備是硬啟動(dòng)的。這導(dǎo)致了更多的功率負(fù)載和效率的提高使用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器與他們的有限輸出擺動(dòng)。OP295/OP495也可以驅(qū)動(dòng)功率fet，因?yàn)樗軌蛟诓徽袷幍那闆r下驅(qū)動(dòng)幾百個(gè)picofarads的電容負(fù)載。

在不添加外部晶體管的情況下，OP295/OP495可通過±15或+30伏電源驅(qū)動(dòng)超過±15毫安的負(fù)載。這種驅(qū)動(dòng)能力在較低的電源電壓下會(huì)有所降低。在±5伏時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流為±11毫安。

在單一電源應(yīng)用中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)或執(zhí)行器的兩個(gè)方向通常是使用“H”電橋來完成的。該原理如圖3a所示。通過一個(gè)+5伏的電源，該驅(qū)動(dòng)器能夠在兩個(gè)方向驅(qū)動(dòng)0.8伏到4.2伏的負(fù)載。圖3b顯示了驅(qū)動(dòng)器逆變和非逆變輸出的電壓。有一個(gè)小的交叉故障是頻率依賴的，不會(huì)引起問題除非這是一個(gè)低失真的應(yīng)用，如音頻。如果這是用來驅(qū)動(dòng)感應(yīng)負(fù)載，一定要添加二極管夾，以保護(hù)電橋免受感應(yīng)回跳。

直接接入安排

OP295/OP495可用于單電源直接接入裝置（DAA），如圖4所示。此圖顯示了一個(gè)典型的DM的一部分，它可以從單個(gè)+5伏電源供電，也可以在+3伏電源上工作，只需稍加修改。放大器A2和A3被配置成使得發(fā)射信號(hào)TXA被A2反轉(zhuǎn)而不是被A3反轉(zhuǎn)。這種裝置以差分方式驅(qū)動(dòng)變壓器，從而使變壓器的驅(qū)動(dòng)力在單個(gè)放大器裝置上有效地加倍。此應(yīng)用程序利用OP295/OP495驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載的能力，并在單電源應(yīng)用中節(jié)省電力。

單電源儀表放大器

OP295/OP495可配置為單電源儀表放大器，如圖5所示。在我們的例子中，VREF設(shè)置為，VO相對(duì)于VREF被測(cè)量。輸入共模電壓范圍包括兩個(gè)軌道的接地和輸出擺動(dòng)。

電阻器RG設(shè)置儀表放大器的增益。最小增益為6（無RG）。所有電阻應(yīng)在絕對(duì)值和溫度系數(shù)上匹配，以最大限度地提高共模抑制性能和減小漂移。此儀表放大器可在低至3伏的電源電壓下工作。

單電源RTD溫度計(jì)放大器

這種電阻式溫度檢測(cè)器放大器利用了OP295/OP495的軌間擺幅，在低5伏電源的情況下實(shí)現(xiàn)高橋電壓。OP295/OP495放大器為電橋提供恒定的200μa電流。通過并聯(lián)電阻器6.19 kΩ和2.55 MΩ的回流電流下降，產(chǎn)生一個(gè)伺服到1.235v的電壓，該電壓由AD589帶隙基準(zhǔn)確定。3線電阻式溫度檢測(cè)器在電橋的兩個(gè)100Ω支腿中提供相等的線電阻降，從而提高了精度。

AMP04放大差分電橋信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換為單端輸出。增益由332Ω電阻器和50Ω電位計(jì)的串聯(lián)電阻設(shè)置。增益縮放輸出以產(chǎn)生4.5 V滿標(biāo)度。輸出端0.22μF電容器提供7 Hz低通濾波器，以將噪聲保持在最低水平。

一種冷端補(bǔ)償，電池供電的熱電偶放大器

OP295/OP495每放大器消耗150μA的靜態(tài)電流，使其適用于電池供電的溫度測(cè)量儀器。K型熱電偶終止于一個(gè)等溫塊中，通過將相等但相反的熱電勢(shì)加在放大器上，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)和校正端接結(jié)的環(huán)境溫度，從而消除冷端引入的誤差。

校準(zhǔn)時(shí)，將熱電偶測(cè)量接頭浸入0°C冰浴中，將500Ω調(diào)零電位計(jì)調(diào)整至零伏輸出。然后將熱電偶浸入250°C的溫度槽或烤箱中，并將刻度調(diào)整罐調(diào)整為2.50 V的輸出電壓，相當(dāng)于250°C。在該溫度范圍內(nèi)，K型熱電偶非常精確，并產(chǎn)生相當(dāng)線性的傳輸特性。無需線性化即可達(dá)到±3°C的精度。

即使允許電池電壓降至7伏以下，軌對(duì)軌擺動(dòng)允許溫度測(cè)量到700°C。但是，如果溫度高于250°C，熱電偶變得相當(dāng)非線性，則可能需要線性化。該電路從9V蓄電池中吸取的電源電流略低于500μA。

僅5V，12位DAC，擺動(dòng)0 V至4.095 V

圖8顯示了一個(gè)完整的電壓輸出DAC，在一個(gè)+5 V電源的情況下具有寬輸出電壓擺幅。串行輸入12位D/A轉(zhuǎn)換器配置為電壓輸出設(shè)備，1.235V參考電壓為電流輸出引腳供電（IOUT）DAC的。通常是輸入的VREF現(xiàn)在變成了輸出。

來自DAC的輸出電壓是基準(zhǔn)的二進(jìn)制加權(quán)電壓，該電壓由輸出放大器獲得，使得DAC具有每比特1mv的傳輸函數(shù)。

4–20 mA電流回路變送器

圖9所示為自供電4–20 mA電流回路變送器。整個(gè)電路從單電源（12伏到36伏）回路向上浮動(dòng)。電源電流攜帶4至20毫安范圍內(nèi)的信號(hào)。因此，4毫安確定了基線電路必須運(yùn)行的當(dāng)前預(yù)算。該電路僅消耗1.4毫安的最大靜態(tài)電流，使2.6毫安的電流可用于額外的信號(hào)調(diào)節(jié)電路或?yàn)殡姌螂娐饭╇姟?/p>

一種3伏低壓差線性穩(wěn)壓器

圖10顯示了一個(gè)簡單的3V電壓調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)。調(diào)節(jié)器可以提供50毫安的負(fù)載電流，同時(shí)允許0.2伏的壓降電壓。OP295/OP495的軌對(duì)軌輸出擺動(dòng)方便地驅(qū)動(dòng)MJE350通晶體管，無需特殊的驅(qū)動(dòng)電路。在空載情況下，它的輸出擺幅小于通管晶體管的基極發(fā)射極電壓，幾乎關(guān)閉了器件。在滿負(fù)荷和低發(fā)射極-集電極電壓下，傳輸電阻β趨于減小。額外的基極電流可由OP295/OP495輸出輕松處理。

放大器將輸出伺服到一個(gè)恒定的電壓，這個(gè)電壓將信號(hào)的一部分饋送給誤差放大器。

更高的輸出電流，達(dá)到100毫安，可以實(shí)現(xiàn)更高的下降電壓3.8伏。

圖11顯示了調(diào)節(jié)器的恢復(fù)特性，當(dāng)其輸出經(jīng)歷20毫安到50毫安的階躍電流變化時(shí)。

低壓差，500毫安電壓調(diào)節(jié)器，可折疊限流

在調(diào)節(jié)回路中增加第二個(gè)放大器，如圖12所示，可提供輸出電流監(jiān)視器和可折疊限流保護(hù)。

放大器A1為正常的電壓調(diào)節(jié)回路提供誤差放大。只要輸出電流小于1安培，放大器A2的輸出就會(huì)擺動(dòng)到地上，使二極管反向偏壓，從而有效地使自身脫離電路。然而，當(dāng)輸出電流超過1安培時(shí)，通過0.1Ω感測(cè)電阻器產(chǎn)生的電壓會(huì)迫使放大器A2的輸出變高，使二極管向前偏置，進(jìn)而關(guān)閉電流限制回路。此時(shí)A2較低的輸出電阻控制著對(duì)功率MOSFET晶體管的驅(qū)動(dòng)，從而有效地從電路中移除了A1電壓調(diào)節(jié)回路。

如果輸出電流持續(xù)大于1安培，電流限制回路會(huì)迫使負(fù)載電流降低，從而導(dǎo)致相應(yīng)的輸出電壓下降。當(dāng)輸出電壓下降時(shí)，限流閾值也會(huì)略有下降，導(dǎo)致輸出電流隨著輸出電壓的降低而減小，在1v輸出時(shí)，輸出電流小于0.2a。這種“折回”效應(yīng)大大降低了短路情況下的功耗，從而使電源在熱設(shè)計(jì)要求方面更為寬容。功率MOSFET上的小熱沉是可以容忍的。

OP295的軌對(duì)軌擺動(dòng)要求功率MOSFET具有更高的柵極驅(qū)動(dòng)，從而為晶體管提供更全面的增強(qiáng)。調(diào)節(jié)器在500毫安的負(fù)載電流下表現(xiàn)出0.2伏的壓降。在1安培輸出時(shí)，壓降電壓通常為5.6伏。

方波振蕩器

圖13中的電路是方波振蕩器（注意正反饋）。OP295/OP495的軌對(duì)軌擺動(dòng)有助于保持恒定的振蕩頻率，即使供電電壓變化很大。考慮一個(gè)電池供電的系統(tǒng)，其中的電壓不受調(diào)節(jié)和下降時(shí)間。那個(gè)rail-to-rail swing確保非轉(zhuǎn)換輸入看到完整的V+/2，而不是它的一小部分。

恒定頻率來自這樣一個(gè)事實(shí)，即58.7 kΩ反饋設(shè)置了施密特觸發(fā)閾值電平，與電源電壓成正比，RC充電電壓電平也是如此。因此，RC充電時(shí)間和頻率保持不變，與電源電壓無關(guān)。放大器的轉(zhuǎn)換率將振蕩頻率限制在+5V電源下的最大值約為800Hz。

單電源差分揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器

作為差分揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器連接，OP295/OP495可向負(fù)載提供至少10毫安的電流。在600Ω負(fù)載下，OP295/OP495可以在負(fù)載范圍內(nèi)的峰間擺動(dòng)接近5伏。

高精度，單電源，低功耗比較器

OP295/OP495構(gòu)成了一個(gè)精確的開環(huán)比較器。對(duì)于單+5 V電源，偏移誤差小于300μV。圖15顯示了OP295/OP495在4 mV過驅(qū)動(dòng)下運(yùn)行開環(huán)時(shí)的響應(yīng)時(shí)間。上升沿的響應(yīng)時(shí)間為4毫秒，下降沿的響應(yīng)時(shí)間為1.5毫秒。

外形尺寸

尺寸單位為英寸和（mm）

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