特點

•低壓噪聲：1kHz時為1.1nV/√Hz

•輸入電壓噪聲：80nVPP（0.1Hz至10Hz）

•THD+N:–136dB（G=1，f=1kHz）

•偏移電壓：125μV（最大）

•偏移電壓漂移：0.35μV/°C（典型值）

•低電源電流：3.6mA/Ch（典型值）

•UNITY-GAIN穩(wěn)定

•增益帶寬產(chǎn)品：

80MHz（G=100）

45MHz（G=1）

•轉(zhuǎn)換速率：27V/μs

•16位設(shè)置：700ns

•寬電源范圍：±2.25V至±18V，+4.5V至+36V

•軌對軌輸出

•輸出電流：30mA

•DFN-8（3mm×3mm）、MSOP-8和SO-8

應(yīng)用

•鎖相環(huán)濾波器

•低噪聲、低功耗信號處理

•16位ADC驅(qū)動程序

•DAC輸出放大器

•有源濾波器

•低噪聲儀表放大器

•超聲放大器

•專業(yè)音頻前置放大器

•低噪聲頻率合成器

•紅外探測器放大器

•水聽器放大器

•檢波器放大器

•醫(yī)學(xué)

說明

OPA211系列精密運(yùn)算放大器實現(xiàn)非常低的1.1nV/√Hz噪聲密度，電源電流僅為3.6mA。該系列還提供軌到軌輸出擺動，最大限度地擴(kuò)大動態(tài)范圍。

OPA211系列的極低電壓和低電流噪聲、高速和寬輸出擺幅使這些器件成為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，OPA211系列運(yùn)算放大器在10V輸出擺動期間提供700ns穩(wěn)定時間至16位精度。這種交流性能加上只有125μV的偏移量和0.35μV/°C的溫度漂移，使得OPA211非常適合驅(qū)動高精度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）的輸出。

OPA211系列適用于±2.25V至±18V的寬雙電源供電范圍，或適用于+4.5V至+36V的單電源操作。

OPA211有小型DFN-8（3mm×3mm）、MSOP-8和SO-8封裝。雙版本OPA2211可用于DFN-8（3mm×3mm）或SO-8 PowerPAD™ 包裹。該系列運(yùn)算放大器的規(guī)定范圍為TA=–40°C至+125°C。

引腳配置

（1）、NC表示沒有內(nèi)部連接。

（2）、暴露在下面的熱模墊；將熱模墊連接到V–。焊接熱墊可提高散熱能力并提供特定性能。

（3）、關(guān)機(jī)功能：

•設(shè)備啟用：（V-）≤V關(guān)機(jī)≤（V+）-3V

•設(shè)備禁用：VSHUTDOWN≥（V+）-0.35V

典型特征

TA+25°C時，VS=±18V，RL=10kΩ，除非另有說明。

申請信息

OPA211和OPA2211是單位增益穩(wěn)定，精度非常低的運(yùn)算放大器。噪聲或高阻抗電源的應(yīng)用要求去耦電容器靠近器件引腳。在大多數(shù)情況下，0.1μF電容器就足夠了。圖44顯示了OPA211的簡化示意圖。該芯片采用SiGe雙極工藝，包含180個晶體管。

工作電壓

OPA211系列運(yùn)算放大器可在±2.25V至±18V電源范圍內(nèi)工作，同時保持出色的性能。OPA211系列可在電源之間的最低+4.5V和電源之間高達(dá)+36V的情況下工作。但是，有些應(yīng)用不需要相等的正和負(fù)輸出電壓擺動。對于OPA211系列，電源電壓不需要相等。例如，正極電源可以設(shè)置為+25V，負(fù)極電源設(shè)置為-5V，反之亦然。

共模電壓必須保持在規(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，TA=–40°C到+125°C。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度顯著變化的參數(shù)。

輸入保護(hù)

OPA211的輸入端子通過背靠背二極管防止過大的差分電壓，如圖45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輸入斜坡做出足夠快的響應(yīng)，所以快速斜坡輸入信號可以使這些二極管向前偏移。典型特征圖32說明了這種影響。如果輸入信號足夠快，足以產(chǎn)生這種正向偏置條件，則輸入信號電流必須限制在10mA或以下。如果輸入信號電流不受固有限制，則可使用輸入串聯(lián)電阻器來限制信號輸入電流。該輸入串聯(lián)電阻器降低了OPA211的低噪聲性能，并在本數(shù)據(jù)表的噪聲性能部分進(jìn)行了討論。圖45顯示了一個實現(xiàn)限流反饋電阻器的示例。

關(guān)閉

OPA211的關(guān)閉（啟用）功能參考運(yùn)算放大器的正電源電壓。有效的高值將禁用操作放大器。有效高電壓定義為施加在停機(jī)銷上的正極電源的（V+）-0.35V。有效的低電壓定義為正極電源引腳下的（V+）-3V。例如，當(dāng)VCC為±15V時，設(shè)備在12V或以下啟動。設(shè)備在14.65V或以上禁用。如果使用雙電源或分體式電源，應(yīng)注意確保有效的高輸入或有效低輸入信號正確參考正電源電壓。此引腳必須連接到有效的高或低電壓或驅(qū)動，而不是留下開路。啟用和禁用時間在典型特性部分中提供（參見圖41到圖43）。禁用時，輸出假定為高阻抗?fàn)顟B(tài)。

噪聲性能

圖46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。兩個不同的運(yùn)算放大器顯示與總電路噪聲計算。OPA211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46中的方程式用于計算總電路噪聲。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：開氏度。

基本噪聲計算

低噪聲運(yùn)算放大器電路的設(shè)計需要仔細(xì)考慮各種可能的噪聲因素：來自信號源的噪聲、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46所示。源阻抗通常是固定的；因此，選擇運(yùn)放和反饋電阻，以盡量減少各自對總噪聲的貢獻(xiàn)。

圖46描述了在單位增益配置下，運(yùn)放的不同源阻抗的總噪聲（沒有反饋電阻網(wǎng)絡(luò)，因此沒有額外的噪聲貢獻(xiàn)）。運(yùn)算放大器本身同時產(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變分量。電流噪聲被建模為輸入偏置電流的時變分量，并與源電阻反應(yīng)產(chǎn)生噪聲的電壓分量。

因此，給定應(yīng)用的最低噪聲運(yùn)算放大器取決于源阻抗。對于低源阻抗，電流噪聲可以忽略不計，電壓噪聲通常占主導(dǎo)地位。對于高源阻抗，電流噪聲可能占主導(dǎo)地位。

圖47說明了帶增益的逆變和非逆變運(yùn)算放大器電路配置。在有增益的電路配置中，反饋網(wǎng)絡(luò)電阻也會產(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。給出了兩種結(jié)構(gòu)的總噪聲方程。

總諧波失真測量

OPA211系列運(yùn)算放大器具有優(yōu)良的失真特性。在整個音頻范圍，20Hz到20kHz，負(fù)載為600Ω時，THD+噪聲低于0.0002%（G=+1，VOUT=3VRMS）。

OPA211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量極限。然而，圖48所示的特殊測試電路可用于擴(kuò)展測量能力。

運(yùn)算放大器失真可以被認(rèn)為是一個內(nèi)部誤差源，可以參考輸入。圖48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，以盡量減少其對失真測量的影響。

該技術(shù)的有效性可以通過在高增益和/或高頻下重復(fù)測量來驗證，其中失真在測試的測量能力范圍內(nèi)設(shè)備.測量本數(shù)據(jù)表采用音頻精密系統(tǒng)雙失真/噪聲分析儀制作，大大簡化了重復(fù)測量。然而，測量技術(shù)可以用手動畸變測量儀器來執(zhí)行。

電應(yīng)力過大

設(shè)計者經(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。OPA211中包含的ESD電路示意圖（用虛線區(qū)域表示）。ESD保護(hù)電路包括幾個電流控制二極管，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，它們在操作系統(tǒng)內(nèi)部的吸收裝置處會合放大器。這個保護(hù)電路在正常電路運(yùn)行期間保持不活動狀態(tài)。

ESD事件會產(chǎn)生一個持續(xù)時間短的高壓脈沖，當(dāng)它通過半導(dǎo)體器件放電時，該脈沖被轉(zhuǎn)換成持續(xù)時間短、電流大的脈沖。ESD保護(hù)電路設(shè)計用于在運(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ESD電壓在兩個或多個放大器器件引腳上形成時，電流流過一個或多個轉(zhuǎn)向二極管。根據(jù)電流的路徑，吸收裝置可能會被激活。吸收裝置的觸發(fā)電壓或閾值電壓高于OPA211的正常工作電壓，但低于器件擊穿電壓水平。一旦超過這個閾值，吸收裝置會迅速啟動，并將電源軌上的電壓保持在安全水平。

如圖49所示，當(dāng)ESD應(yīng)用于電路中時，將其連接到電路中。然而，當(dāng)外加電壓超過給定引腳的工作電壓范圍時，可能會出現(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。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49描述了一個具體的例子，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+與過度隨著車輛識別號（VIN）越來越高，電流水平可能會越來越高。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。這種情況下的危險是電壓可能上升到超過運(yùn)算放大器絕對最大額定值的水平。在極端但罕見的情況下，吸收裝置會在+VS和-VS作用時觸發(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)部加熱會破壞運(yùn)算放大器。

另一個常見的問題是，當(dāng)電源+VS和/或-VS為0V時，如果輸入信號被施加到輸入端，放大器會發(fā)生什么情況。同樣，這取決于在0V或低于輸入信號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二極管提供。這種狀態(tài)不是正常的偏壓狀態(tài)；放大器很可能不會正常工作。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。

熱因素

所有半導(dǎo)體器件的一個主要問題是結(jié)溫（TJ）。最明顯的考慮是確保TJ永遠(yuǎn)不會超過設(shè)備規(guī)定的絕對最大額定值。然而，尋址設(shè)備散熱除了保護(hù)設(shè)備免受損壞外，還有其他好處。即使適度提高結(jié)溫也會降低運(yùn)算放大器的性能，與溫度相關(guān)的誤差也會累積。了解設(shè)備在特定應(yīng)用中產(chǎn)生的功率，并評估熱效應(yīng)對誤差容限的影響，有助于更好地了解系統(tǒng)性能和散熱需求。對于雙通道產(chǎn)品，必須確定兩個通道產(chǎn)生的最壞情況功率。帶有熱墊的產(chǎn)品（DFN和PowerPAD設(shè)備）提供遠(yuǎn)離結(jié)的最佳熱傳導(dǎo)；請參見電氣特性部分中從結(jié)到焊盤的熱阻參數(shù)（θJP）。使用帶有熱墊的封裝提高了散熱性。該設(shè)備通過仔細(xì)的電路板和系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)其最佳性能，這些設(shè)計考慮了板厚、金屬層、組件間距、氣流和板方向等特性。

DFN包

OPA211是在DFN-8包中提供的（也稱為SON）。DFN封裝是一種QFN封裝，引線觸點僅位于封裝底部的兩側(cè)。這種無鉛封裝最大限度地擴(kuò)大了電路板空間，并通過一個裸露的焊盤增強(qiáng)了熱特性和電氣特性。

DFN包在物理上很小，路由面積更小，熱性能得到改善，電寄生性能也得到了改善。此外，沒有外部引線消除了引線彎曲的問題。

DFN封裝可以使用標(biāo)準(zhǔn)印刷電路板（PCB）組裝技術(shù)輕松安裝。請參閱應(yīng)用說明QFN/SON PCB附件（SLUA271）和應(yīng)用報告Quad Flatpack無引線邏輯封裝（SCBA017）。

包裝底部外露的引線框架模具墊必須連接到V–。焊接熱墊可提高散熱能力并實現(xiàn)特定的設(shè)備性能。

DFN布局指南

DFN封裝上裸露的引線框架模具墊應(yīng)焊接到PCB上的熱墊上。本數(shù)據(jù)表末尾附有顯示布局示例的機(jī)械圖。根據(jù)裝配工藝要求，可能需要對該布局進(jìn)行改進(jìn)。本數(shù)據(jù)表末尾的機(jī)械圖紙列出了包裝和襯墊的物理尺寸。平臺圖案中的五個孔是可選的，用于連接引線框架模架墊和PCB上散熱片區(qū)域的熱通孔。

在溫度循環(huán)、按鍵、封裝剪切和類似的板級測試中，焊接暴露的焊盤顯著提高了板級可靠性。即使是低功耗的應(yīng)用，裸露的焊盤也必須焊接到PCB上，以提供結(jié)構(gòu)完整性和長期可靠性。

電源板設(shè)計的一般注意事項

OPA2211提供熱增強(qiáng)型SO-8 PowerPAD封裝。這個包裝是使用一個下裝引線框架，模具安裝在上面，如圖50（a）和圖50（b）所示。這種布置導(dǎo)致引線框架暴露在封裝底部，如圖50（c）所示。該熱墊與模具直接熱接觸；因此，通過提供遠(yuǎn)離熱墊的良好熱路徑，可獲得優(yōu)異的熱性能。

PowerPAD包允許在一個制造操作中同時進(jìn)行裝配和熱管理。在表面貼裝焊料操作過程中（引線焊接時），必須將熱焊盤焊接到封裝下方的銅區(qū)域。通過在這個銅區(qū)域內(nèi)使用熱路徑，熱量可以從封裝件傳導(dǎo)到接地層或其他散熱裝置中。始終需要將PowerPAD焊接到印刷電路板（PCB），即使在低功耗的應(yīng)用中也是如此。該技術(shù)在引線框架模架墊和PCB之間提供必要的熱連接和機(jī)械連接。

電源板必須連接到設(shè)備上最負(fù)的電源電壓（V-）。

1、用頂面蝕刻準(zhǔn)備PCB模式。那里應(yīng)蝕刻引線和蝕刻熱墊。

2、 在隔熱墊區(qū)域放置推薦的孔。SO-8 DDA封裝的理想熱焊盤尺寸和熱通孔模式可在技術(shù)簡報PowerPAD熱增強(qiáng)包（SLMA002）中找到。這些孔的直徑應(yīng)為33mm。保持它們很小，這樣焊料芯吸通過孔在回流焊期間不是問題。示例熱著陸模式機(jī)械圖附于本數(shù)據(jù)表末尾。

3、 可在熱墊區(qū)域外沿?zé)崞矫娴娜魏挝恢迷O(shè)置額外的通孔，以幫助消散OPA2211 SO-8產(chǎn)生的熱量。這些額外的通孔可能比熱墊正下方直徑為13密耳的通孔大。它們可以更大，因為它們不在要焊接的熱墊區(qū)域；因此，芯吸不是問題。

4、 將所有孔連接到與V-引腳電壓相同的內(nèi)部平面。

5、 將這些孔連接到內(nèi)部平面時，不要使用典型的腹板或輪輻連接方法。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。這種配置使得具有平面連接的通孔的焊接更加容易。然而，在這種應(yīng)用中，為了實現(xiàn)最有效的熱傳遞，需要低熱阻。因此，OPA2211 PowerPAD封裝下的孔應(yīng)與內(nèi)部平面連接，并圍繞電鍍通孔的整個圓周進(jìn)行完整連接。

6、 頂部焊錫面罩應(yīng)使封裝的端子和熱焊盤區(qū)域露出六個孔。底部的焊接面罩應(yīng)覆蓋熱焊盤區(qū)域的孔。這種掩蔽可以防止焊料在回流焊過程中被拉離熱焊盤區(qū)域。

7、 將錫膏涂在外露的熱墊區(qū)域和所有IC端子上。

8、 準(zhǔn)備好這些準(zhǔn)備步驟后，只需將OPA2211 SO-8集成電路放置到位，并將芯片作為任何標(biāo)準(zhǔn)表面貼裝元件進(jìn)行焊接回流焊操作。此準(zhǔn)備工作可使零件正確安裝。

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