特征

•軌對軌輸入

•軌間輸出（10 mV以內）

•寬帶：38 MHz

•高轉換率：22 V/μs

•低噪聲：5 nV/√Hz

•低THD+噪聲：0.0006%

•統(tǒng)一增益穩(wěn)定

•微型包裝

•單、雙和四路

應用

•手機PA控制回路

•驅動A/D轉換器

•視頻處理

•數(shù)據(jù)采集

•過程控制

•音頻處理

•通信

•有源濾波器

•測試設備

說明

OPA350系列軌對軌CMOS運算放大器是為低電壓、單電源操作而優(yōu)化的。軌對軌輸入和輸出、低噪聲（5 nV/√Hz）和高速運行（38 MHz，22 V/μs）使放大器成為驅動采樣模數(shù)轉換器（A/D）的理想選擇。它們也適用于手機PA控制回路和視頻處理（75Ω驅動能力），以及音頻和通用應用。單、雙和四個版本具有相同的規(guī)格，以實現(xiàn)最大的設計靈活性。

OPA350系列采用低至2.5伏的單電源供電，輸入共模電壓范圍可延伸至地面以下300毫伏，高于正極電源300毫伏。輸出電壓擺幅在電源軌10毫伏以內，負載為10千歐。雙路和四路設計的特點是完全獨立的電路，以降低串擾和避免相互作用。

單（OPA350）和雙（OPA2350）有微型MSOP-8表面安裝、SO-8表面安裝和DIP-8封裝。quad（OPA4350）封裝在節(jié)省空間的SSOP-16表面安裝和SO-14表面安裝中。所有規(guī)定的溫度范圍為−40°C至85°C，工作溫度為−55°C至150°C。

OPAx350諧波失真

設備信息（1）

（1）、有關所有可用的軟件包，請參閱數(shù)據(jù)表末尾的訂購附錄。

典型特征

除非另有說明，否則所有規(guī)格在TA=25°C，VS=5 V，RL=1 kΩ時連接至VS/2。

詳細說明

概述

OPA350系列軌對軌CMOS運算放大器是針對低電壓、單電源操作而優(yōu)化的。軌對軌輸入和輸出、低噪聲（5 nV/√Hz）和高速運行（38 MHz，22 V/μs）使放大器成為驅動采樣模數(shù)轉換器（A/D）的理想選擇。它們也適用于手機PA控制回路和視頻處理（75Ω驅動能力），以及音頻和通用應用。單、雙和四個版本具有相同的規(guī)格，以實現(xiàn)最大的設計靈活性。

功能框圖

特性描述

OPA350系列運算放大器（運算放大器）采用最先進的0.6微米CMOS工藝制造。它們具有單位增益穩(wěn)定，適用于廣泛的通用應用。軌對軌輸入和輸出使其成為驅動采樣A/D轉換器的理想選擇。它們也適用于控制手機的輸出功率。這些應用通常需要高速度和低噪聲。此外，OPA350系列還為通用和消費類視頻應用（75Ω驅動能力）提供了一個低成本的解決方案。

卓越的交流性能使OPA350系列適合音頻應用。它們的帶寬、轉換率、低噪聲（5nv/√Hz）、低THD（0.0006%）和小封裝選項是這些應用的理想選擇。AB級輸出級能夠驅動連接到V+和地之間任何點的600Ω負載。

軌對軌輸入和輸出擺幅顯著增加動態(tài)范圍，特別是在低壓供電應用中。圖25顯示了單位增益配置中OPA350的輸入和輸出波形。操作由一個5伏電源供電，1千歐負載連接到VS/2。輸入為5 VPP正弦波。輸出電壓擺幅約為4.95vpp。

電源引腳應使用0.01-μF陶瓷電容器進行旁路。

工作電壓

OPA350系列運算放大器完全規(guī)定為2.7 V至5.5 V。電源電壓范圍為2.5 V至5.5 V。參數(shù)在規(guī)定的電源范圍內進行測試：這是OPA350系列的一個特點。此外，許多規(guī)格適用于−40°C至85°C。在整個工作電壓范圍內，大多數(shù)性能幾乎保持不變。隨工作電壓或溫度變化顯著的參數(shù)如所示典型特征。

軌對軌輸入

OPA350系列的測試輸入共模電壓范圍超出電源軌100毫伏。這是通過一個互補的輸入級來實現(xiàn)的：一個N信道輸入差分對與一個Pchannel差分對并行，如圖26所示。對于靠近正軌的輸入電壓，N通道對是有效的，通常是正極電源上方的（V+）-1.8 V到100 mV，而P通道對對于從負電源下方100 mV到大約（V+）-1.8 V的輸入電壓是開啟的。有一個小的過渡區(qū)，通常是（V+）-2 V到（V+）-1.6 V，兩個電壓對都在這個過渡區(qū)中正在打開。該400 mV過渡區(qū)可隨工藝變化而變化±400 mV。因此，在低端，過渡區(qū)（兩個輸入級均開啟）的范圍為（V+）-2.4V到（V+）-2V，高端最高可達（V+）-1.6V到（V+）-1.2V。

OPA350系列運算放大器采用激光微調，以減少N通道和P通道輸入級之間的偏移電壓差，從而提高共模抑制能力，并在N通道對和P通道對之間平滑過渡。然而，在400 mV過渡區(qū)內，與在該區(qū)外運行相比，PSRR、CMRR、偏移電壓、偏移漂移和THD可能降低。

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。通常，輸入偏置電流約為500fa。但是，大的輸入（超過電源軌300毫伏）會打開輸入保護二極管，導致過多的電流流入或流出輸入引腳。如果輸入引腳上的電流限制為10毫安，則可以容忍超過電源300毫伏的瞬時電壓。這很容易通過輸入電阻來實現(xiàn)，如圖27所示。許多輸入信號固有的電流限制在10毫安以下；因此，不需要限制電阻器。

軌間輸出

AB類輸出級采用共源晶體管實現(xiàn)軌對軌輸出。對于輕阻性負載（>10 kΩ），輸出電壓擺幅通常為電源軌的10毫伏。在較重的電阻負載（600Ω到10 kΩ）下，輸出可以從電源軌擺動到幾十毫伏以內，并保持較高的開環(huán)增益。更多信息請參見圖17和圖18。

電容性負載和穩(wěn)定性

OPA350系列運算放大器可以驅動各種電容性負載。然而，在某些情況下，所有運算放大器都可能變得不穩(wěn)定。運算放大器的配置、增益和負載值只是確定穩(wěn)定性時要考慮的幾個因素。單位增益結構的運算放大器最易受容性負載的影響。電容性負載與運算放大器的輸出阻抗以及任何附加負載電阻發(fā)生反應，在小信號響應中產生一個極點，降低相位裕度。

在單位增益方面，OPA350系列運算放大器在大電容負載下表現(xiàn)良好。增加增益可以增強放大器驅動更多電容的能力。圖21顯示了1-kΩ電阻負載的性能。增加負載電阻可以提高電容負載驅動能力。

驅動A/D轉換器

OPA350系列運算放大器是為驅動中速（高達500kHz）采樣A/D轉換器而優(yōu)化的，同時也為更高速的轉換器提供了優(yōu)異的性能。OPA350系列提供了一種有效的方法來緩沖A/D的輸入電容和由此產生的電荷注入，同時提供信號增益。

圖28顯示了OPA350驅動ADS7861。ADS7861是一個小型SSOP-24封裝中的雙500 kHz 12位采樣轉換器。當與OPA350系列的微型封裝選件一起使用時，該組合是空間有限應用的理想選擇。有關更多信息，請參閱ADS7861數(shù)據(jù)表，雙，500kSPS，12位，2+2通道，同步采樣模數(shù)轉換器（SBAS110）。

輸出阻抗

OPA350共源輸出級的低頻開環(huán)輸出阻抗約為1kΩ。當運算放大器與反饋連接時，這個值會被運算放大器的環(huán)路增益顯著降低。例如，當開環(huán)增益為122db時，單位增益下的輸出阻抗減小到小于0.001Ω。當閉環(huán)增益每增加10年，環(huán)路增益就會減少相同的量，從而導致有效輸出阻抗增加10倍（見圖15）。

在較高的頻率下，輸出阻抗隨著運算放大器開環(huán)增益的下降而上升。然而，在這些頻率下，由于寄生電容，輸出也變?yōu)殡娙菪浴＿@可以防止輸出阻抗變得過高，這可能會在驅動電容性負載時導致穩(wěn)定性問題。OPA350具有優(yōu)良的電容負載驅動能力，可用于運算放大器的帶寬。

設備功能模式

OPAx350具有單一功能模式，當電源電壓大于2.7 V（±1.35 V）時，它可以工作。OPAx350的最大電源電壓為5.5V（±2.75V）。

應用與實施

注意

以下應用章節(jié)中的信息不是TI組件規(guī)范的一部分，TI不保證其準確性或完整性。TI的客戶負責確定組件的適用性。客戶應驗證和測試其設計實現(xiàn)，以確認系統(tǒng)功能。

申請信息

低通濾波器通常用于信號處理應用，以減少噪聲和防止混疊。OPAx350是構建高速、高精度有源濾波器的理想選擇。圖29說明了信號處理應用中常見的二階低通濾波器。

典型應用

二階低通濾波器

設計要求

在本設計示例中使用以下參數(shù)：

•增益=5 V/V（反轉增益）。

•低通截止頻率=25 kHz。

•二階切比雪夫濾波器響應，通帶內增益峰值為3-dB。

詳細設計程序

低通網(wǎng)絡函數(shù)的無窮增益多重反饋電路如等式1所示。使用方程式2計算電壓傳遞函數(shù)。

這個電路產生信號反轉。對于這個電路，直流增益和低通截止頻率可以用公式2計算。

軟件工具可以方便地簡化濾波器的設計。WEBENCH®Filter Designer是一個簡單、功能強大、易于使用的有源濾波器設計程序。WEBENCH過濾器設計器允許您使用TI供應商合作伙伴的TI運算放大器和無源元件來創(chuàng)建優(yōu)化的濾波器設計。WEBENCH®Filter Designer是WEBENCH®Design Center提供的基于web的工具，它允許您在幾分鐘內設計、優(yōu)化和模擬完整的多級有源濾波器解決方案。

應用曲線

單電源視頻線路驅動器

圖31顯示了單電源G=2復合視頻線路驅動器的電路。復合視頻線驅動器的同步輸出延伸到地下。如圖所示，運算放大器的輸入應該被耦合并正移位，以提供足夠的信號擺幅，以在單電源配置中考慮這些負信號。

輸入端接一個75Ω電阻器，并與47μF電容器交流耦合到分壓器，分壓器為輸入端提供直流偏壓點。在圖31中，該點約為（V−）+1.7 V。設置最佳偏置點需要了解復合視頻信號的性質。為了獲得最佳性能，避免由OPA350互補輸入級的過渡區(qū)引起的失真。請參見中關于軌對軌輸入的討論軌間輸入。

增加反饋電容器以提高響應

為了獲得高阻抗反饋網(wǎng)絡的最佳穩(wěn)定時間和穩(wěn)定性，可能需要在反饋電阻器RF上添加反饋電容器，如圖32所示。該電容器補償由反饋網(wǎng)絡阻抗和OPA350的輸入電容（以及任何寄生布局電容）產生的零點。這種效應在高阻抗網(wǎng)絡中變得更加顯著。

反饋電容可以使用可變電容，因為輸入電容可能在運算放大器之間變化，布局電容很難確定。對于圖32所示的電路，應選擇可變反饋電容器的值，以使輸入電阻乘以OPA350的輸入電容（通常為9 pF）加上估計的寄生布局電容等于反饋電容器乘以反饋電阻：

其中：

•CIN等于OPA350的輸入電容（差模和共模之和）加上布局電容。

電容器可以改變，直到獲得最佳性能。

改進高頻共模抑制的雙運放儀表放大器

OPAx350非常適合高輸入阻抗應用，如儀表放大器。圖33所示的兩個放大器配置拒絕任何共模信號，并感測由電阻電橋產生的小差分輸入電壓。當電橋產生的差分信號為零時，電壓基準將輸出設置為2.5 V。OPAx350的高共模抑制與頻率響應、抑制和共模噪聲，這些噪聲可能從電橋激勵源耦合到電橋電路中。根據(jù)圖33所示的等式，由RG確定電路的增益。

10 kHz高通濾波器

高通濾波器用于抑制直流信號和低頻時變信號，如漂移與溫度的關系。圖34顯示了一個具有10 kHz低頻截止頻率的高通濾波器。

電源建議

OPAx350規(guī)定在2.7 V至5.5 V（±1.35 V至±2.75 V）下工作；許多規(guī)范適用于-40°C至85°C。在典型特性中，可顯示與工作電壓或溫度相關的顯著變化的參數(shù)。

布局

布局指南

為獲得設備的最佳操作性能，請使用良好的PCB布局實踐，包括：

•噪聲可以通過整個電路的電源引腳和運算放大器本身傳播到模擬電路中。旁路電容器用于通過提供模擬電路局部的低阻抗電源來降低耦合噪聲。

–將低ESR、0.1-μF陶瓷旁路電容器連接在每個電源引腳和接地之間，并盡可能靠近設備。從V+到地的單旁路電容器適用于單電源應用。

•電路模擬和數(shù)字部分的單獨接地是最簡單和最有效的噪聲抑制方法之一。多層印刷電路板上的一層或多層通常用于接地層。接地板有助于分配熱量并減少電磁干擾噪音。確保在物理上分離數(shù)字和模擬接地，注意接地電流的流動。有關詳細信息，請參閱電路板布局技術（SLOA089）。

•為了減少寄生耦合，輸入軌跡應盡可能遠離電源或輸出軌跡。如果這些記錄道不能保持分離，則垂直穿過敏感記錄道要比與噪聲記錄道平行要好得多。

•將外部組件盡可能靠近設備。如圖35所示，保持RF和RG接近逆變輸入可以最大限度地降低寄生電容。

•輸入記錄道的長度應盡可能短。始終記住，輸入軌跡是電路中最敏感的部分。

•考慮在關鍵線路周圍設置一個驅動的低阻抗保護環(huán)。保護環(huán)可以顯著降低附近不同電位的漏電電流。

•建議在板組裝后清潔PCB，以獲得最佳性能。

•任何精密集成電路都可能因水分進入塑料包裝而發(fā)生性能變化。在任何水性PCB清潔過程之后，建議烘烤PCB組件，以去除清潔過程中引入設備包裝的水分。在大多數(shù)情況下，在85°C的低溫清潔后烘烤30分鐘就足夠了。

布局示例

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