特征

軌間輸入輸出擺動(dòng)

低功耗：60安培/放大器

增益帶寬乘積：450 kHz

單電源操作：3 V至12 V

低偏移電壓：最大300
V

高開環(huán)增益：500 V/mV

單位增益穩(wěn)定

無相位反轉(zhuǎn)

應(yīng)用

電池監(jiān)測

傳感器調(diào)節(jié)器

便攜式電源控制

便攜式儀器

一般說明

OP196系列CBCMOS運(yùn)算放大器具有微功耗操作和軌對軌輸入和輸出范圍。

極低的功率要求和從3V到12V的保證工作，使這些放大器非常適合監(jiān)測電池使用情況和控制電池充電。其動(dòng)態(tài)性能（包括26 nV/√Hz電壓噪聲密度）推薦用于電池供電的音頻應(yīng)用。200 pF的電容性負(fù)載無振蕩處理。

OP196/OP296/OP496在工業(yè)（-40°C至+125°C）溫度范圍內(nèi)指定。規(guī)定在0°C至125°C的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行3V。

單OP196和雙OP296有8線SOIC和TSSOP封裝。四路OP496有14線SOIC和TSSOP封裝。

引腳配置

OP196/OP296/OP496–典型性能特征

應(yīng)用信息

功能描述

OP196系列運(yùn)算放大器由單電源、微功率、軌對軌輸入和輸出放大器組成。輸入偏移電壓（VOS）最大值僅為300μV，而輸出將為負(fù)載提供±5 mA。電源電流僅為50μA，帶寬超過450 kHz，轉(zhuǎn)換率為0.3 V/μs。TPC 36是OP196的簡化示意圖，它顯示了實(shí)現(xiàn)此性能所使用的新穎電路設(shè)計(jì)技術(shù)。

輸入過壓保護(hù)

OPx96系列運(yùn)算放大器使用復(fù)合PNP/NPN輸入級。圖36中晶體管Q1的集電極基極電壓為0V，如果+in=VEE。如果+IN然后超過VEE，結(jié)將是正向偏壓的，并且大的二極管電流將流動(dòng)，這可能會(huì)損壞器件。同樣的情況也適用于在VCC上方驅(qū)動(dòng)的晶體管Q5基極上的+IN。因此，除非輸入電流受到限制，否則逆變和非逆變輸入不得驅(qū)動(dòng)在供電軌上方或下方。

圖1顯示了OPx96系列的輸入特性。這張照片是由連接到地面的電源引腳和連接到輸入的曲線跟蹤器的收集器輸出驅(qū)動(dòng)器生成的。如圖所示，當(dāng)輸入電壓超過任一電源0.6V以上時(shí)，內(nèi)部pn結(jié)通電并允許電流從輸入流到電源。如果電流不受限制，放大器可能損壞。為防止損壞，輸入電流應(yīng)限制在不超過5毫安。

輸出相位反轉(zhuǎn)

其他一些為單電源工作而設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器，當(dāng)其輸入被驅(qū)動(dòng)超過其有用的共模范圍時(shí)，會(huì)出現(xiàn)輸出電壓相位反轉(zhuǎn)。通常對于單電源雙極型運(yùn)算放大器，負(fù)電源決定其共模范圍的下限。對于這些共模限制器件，需要外部箝位二極管，以防止輸入信號偏移超過設(shè)備的負(fù)供電軌（即GND）并觸發(fā)輸出相位反轉(zhuǎn)。

OPx96系列運(yùn)算放大器由于其新穎的輸入結(jié)構(gòu)而不受輸出相位反轉(zhuǎn)的影響。圖2說明了當(dāng)輸入被驅(qū)動(dòng)到電源軌之外時(shí)，OPx96運(yùn)算放大器的性能。如前所述，放大器輸入電流必須受到限制，如果輸入被驅(qū)動(dòng)超過供應(yīng)軌。在圖2的電路中，電源振幅為±15 V，而電源電壓僅為±5 V。在這種情況下，2 kΩ源電阻將輸入電流限制為5 mA。

輸入偏移電壓零位

OP196提供兩個(gè)偏移調(diào)整端子，可用于使放大器的內(nèi)部VO歸零。一般來說，運(yùn)算放大器端子不應(yīng)用于調(diào)整系統(tǒng)偏移電壓。建議使用100 kΩ電位計(jì)，如圖3所示連接，以使OP196的偏移電壓為零。偏置調(diào)零不會(huì)對TCVOS性能產(chǎn)生不利影響，前提是微調(diào)電位器溫度系數(shù)不超過±100 ppm/°C。

驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載

OP196系列放大器無條件穩(wěn)定，電容負(fù)載小于170pf。在圖4所示的驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，電容性負(fù)載的驅(qū)動(dòng)技術(shù)如圖4所示。

一種微功率假地發(fā)生器

一些單電源電路在輸入電壓高于地面時(shí)工作最佳，通常為電源電壓的1/2。在這些情況下，可以通過使用放大器緩沖的分壓器來產(chǎn)生假接地。一個(gè)這樣的電路如圖5所示。

該電路將在1/2電源電壓下產(chǎn)生一個(gè)錯(cuò)誤的接地參考電壓，而從5 V電源中僅消耗約55μa的電壓。允許1μ的電容器輸出在接地1處有補(bǔ)償。大電容器的好處是，不僅假接地對負(fù)載的直流電阻很低，而且它的交流阻抗也很低。

單電源半波和全波整流器

OP296被配置為從單個(gè)電源操作的電壓跟隨器，可在低頻（<400hz）應(yīng)用中用作簡單的半波整流器。全波整流器可以配置一對OP296，如圖6所示。

該電路的工作原理是：當(dāng)輸入信號高于0v時(shí)，放大器A1的輸出跟隨輸入信號。由于放大器A2的非可逆輸入連接到A1的輸出，運(yùn)算放大器環(huán)路控制迫使A2的反向輸入具有相同的電位。結(jié)果表明，R1的兩端電位相同，R1中沒有電流流過。由于R1中沒有電流，R2中必須存在相同的條件；因此，電路的輸出跟蹤輸入信號。當(dāng)輸入信號低于0 V時(shí)，A1的輸出電壓強(qiáng)制為0 V。這種情況現(xiàn)在迫使A2作為反向電壓跟隨器運(yùn)行，因?yàn)锳2的非換向端子也處于0 V。然后，VOUTA的輸出電壓是輸入信號的全波整流版本。當(dāng)輸入信號到達(dá)地面以下時(shí)，與A1的不可逆輸入串聯(lián)的電阻器保護(hù)ESD二極管。

方波振蕩器

圖7中的振蕩器電路演示了軌對軌輸出擺幅如何降低電源變化對振蕩器頻率的影響。此功能在電池供電的應(yīng)用程序中特別有價(jià)值，在這些應(yīng)用程序中，電壓調(diào)節(jié)可能不可用。當(dāng)電源電壓變化時(shí)，輸出頻率保持穩(wěn)定，因?yàn)橛绍墝壿敵霎a(chǎn)生的RC充電電流與電源電壓成比例。由于施密特觸發(fā)閾值電平也與電源電壓成比例，因此頻率保持相對獨(dú)立于電源電壓。當(dāng)電源電壓從9V變?yōu)?V時(shí)，輸出頻率僅變化約4Hz。放大器的轉(zhuǎn)換率將振蕩頻率限制在5V的電源電壓下的最大值約200Hz。

一個(gè)3V低壓差線性穩(wěn)壓器

圖8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。OP296的軌對軌輸出擺動(dòng)很容易驅(qū)動(dòng)MJE350通晶體管，而不需要特殊的驅(qū)動(dòng)電路。它的發(fā)射極的電壓幾乎不比發(fā)射極關(guān)斷時(shí)的發(fā)射極低。在滿負(fù)荷和低發(fā)射極-集電極電壓下，晶體管β趨于減小。額外的基極電流很容易由OP296輸出處理。

AD589為調(diào)節(jié)器提供1.235V參考電壓。OP296以2.43的不可逆增益運(yùn)行，驅(qū)動(dòng)MJE350的基極產(chǎn)生3.0 V的輸出電壓。由于MJE350在逆變（公共發(fā)射極）模式下工作，輸出反饋應(yīng)用于OP296的非轉(zhuǎn)換輸入。

圖9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)。

緩沖DAC輸出

多通道TrimDACs®如AD8801/AD8803，廣泛用于數(shù)字調(diào)零和類似應(yīng)用。這些DAC具有軌間輸出擺動(dòng)，標(biāo)稱輸出電阻為5KΩ。如果需要較低的輸出阻抗，可以添加一個(gè)OP296放大器。圖10顯示了兩個(gè)示例。OP296的一個(gè)放大器用作一個(gè)簡單的緩沖器，以降低DAC a的輸出電阻。OP296提供軌對軌輸出驅(qū)動(dòng)，同時(shí)工作電壓降至3v，只需要50μa的電源電流。

接下來的兩個(gè)dac，B和C，將它們的輸出相加到另一個(gè)OP296放大器中。在該電路中，DAC提供粗略的輸出電壓設(shè)置，DAC B用于微調(diào)。R1與DAC B串聯(lián)的插入會(huì)減弱其對DAC C輸出處電壓和節(jié)點(diǎn)的貢獻(xiàn)。

高壓側(cè)電流監(jiān)測儀

在電源控制電路的設(shè)計(jì)中，大量的設(shè)計(jì)工作集中在確保通流晶體管在廣泛的負(fù)載電流條件下的長期可靠性。因此，在這些設(shè)計(jì)中，監(jiān)控和限制設(shè)備功耗是最重要的。圖11中所示的電路是一個(gè)5V單電源高壓側(cè)電流監(jiān)測器的示例，該監(jiān)測器可并入具有可折疊限流功能的電壓調(diào)節(jié)器或具有撬桿保護(hù)的大電流電源的設(shè)計(jì)中。該設(shè)計(jì)使用了一個(gè)OP296的軌道環(huán)行輸入電壓范圍來檢測通過0.1Ω電流分流器的電壓降。該電路采用p溝MOSFET作為反饋元件，將運(yùn)算放大器的差分輸入電壓轉(zhuǎn)換為電流。然后將該電流施加到R2，以產(chǎn)生一個(gè)電壓，該電壓是負(fù)載電流的線性表示。電流監(jiān)測器的傳輸方程如下：

對于顯示的元件值，監(jiān)視器輸出的傳輸特性為2.5 V/A。

單電源RTD放大器

在一個(gè)操作電路中，由一個(gè)4 9安培的操作放大器產(chǎn)生一個(gè)電壓為4 9伏的單電源。該電路利用OP496的寬輸出擺幅產(chǎn)生3.9v的橋激勵(lì)電壓，AD589為橋電流提供1.235v參考電壓。運(yùn)算放大器A1驅(qū)動(dòng)橋保持6.19 kΩ和2.55 MΩ電阻器，可產(chǎn)生200μa電流源。這股水流均勻地分流，流過橋的兩半部分。因此，100μA流過RTD產(chǎn)生與其電阻成比例的輸出電壓。為了提高精度，建議使用3線電阻式溫度檢測器來平衡電橋兩個(gè)100Ω支腿的線路電阻。

放大器A2和A3配置為雙運(yùn)算放大器儀表放大器配置。為便于測量，選擇IA電阻器可產(chǎn)生259的增益，因此溫度每升高1°C，輸出電壓就會(huì)增加10 mV。為了降低測量噪聲，對放大器的頻帶寬度進(jìn)行了限制。0.1μF電容器與放大器A3上的100 kΩ電阻器并聯(lián)，產(chǎn)生16 Hz的極。

外形尺寸

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