特征

●增益帶寬：50MHz

●零交叉失真拓撲：

−優良THD+N:0.0004%

−CMRR:100dB（最小）

−軌間輸入和輸出

−電源軌外輸入100mV

●低噪聲：100kHz時為4.5nV/
Hz

●轉換速率：25V/μs

●快速沉降：0.3μs至0.01%

●精度：

−低偏移：100μV

−低輸入偏置電流：0.2pA

●2.2V至5.5V操作

應用

●調節信號

●數據采集

●過程控制

●有源濾波器

●測試設備

●音頻

●寬帶放大器

說明

OPAx365 zer∅-交叉系列，軌對軌，高性能，CMOS運算放大器優化為非常低電壓，單電源應用。軌對軌輸入/輸出、低噪聲（4.5nV/）和高速運行（50MHz增益帶寬）使這些設備成為驅動采樣模數轉換器（ADC）的理想選擇。應用包括音頻、信號調節和傳感器放大。OPA365系列運算放大器也非常適合手機功率放大器控制回路。

其特點包括良好的共模抑制比（CMRR），無輸入級交叉失真，高輸入阻抗，以及軌對軌輸入和輸出擺幅。輸入共模范圍包括負極和正極電源。輸出電壓擺幅在鋼軌10mV范圍內。

OPA365（單一版本）提供微型SOT23-5和SO-8軟件包。OPA2365（雙版本）在SO-8軟件包中提供。所有型號均規定在−40°C至+125°C的溫度下運行。單版本和雙版本具有相同的規格，以實現最大的設計靈活性。

訂購信息

（1）、有關最新的軟件包和訂購信息，請參閱本文檔末尾的軟件包選項附錄。

引腳配置—俯視圖

（1）、NC表示沒有內部連接。

典型特征

除非另有說明，否則在TA=+25°C，VS=+5V，CL=0pF時。

應用程序信息

工作特性

OPA365放大器參數完全規定為+2.2V至+5.5V。許多規格適用于−40°C至+125°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。

總平面布置指南

OPA365是一種寬帶放大器。為了實現設備的全面運行性能，需要良好的高頻印刷電路板（PCB）布局實踐。低損耗0.1μF旁路電容器必須連接在每個電源引腳和盡可能靠近設備的接地之間。旁路電容器軌跡應設計為最小電感。

基本放大器配置

與其他單電源運算放大器一樣，OPA365可以使用單電源或雙電源操作。典型的雙電源連接如圖1所示，只有一個供應連接。那個OPA365配置為增益為−10V/V的基本逆變放大器。雙電源連接的輸出電壓以零為中心，而單電源連接的輸出電壓以共模電壓VCM為中心。對于所示電路，此電壓為1.5V，但可能是共模輸入電壓范圍內的任何值。OPA365 VCM的電壓范圍超過電源軌100毫伏。

圖1：基本電路連接

圖2顯示了單電源駐極體麥克風應用，其中VCM由電阻分壓器提供。分壓器還為駐極體元件提供偏壓。

輸入和ESD保護

OPA365在所有引腳上都集成了內部靜電放電（ESD）保護電路。對于輸入和輸出引腳，這種保護主要由連接在輸入和電源引腳之間的電流控制二極管組成。這些ESD保護二極管還提供電路內、輸入過驅動保護，前提是電流限制在絕對最大額定值中所述的10mA。圖3顯示了如何在驅動輸入端添加一個串聯輸入電阻來限制輸入電流。增加的電阻在放大器輸入端產生熱噪聲，在對噪聲敏感的應用中，其值應保持在最小值。

軌對軌輸入

OPA365產品系列具有真正的軌對軌輸入操作，電源電壓低至±1.1V（2.2V）。獨特的zer∅交叉輸入拓撲消除了許多軌對軌互補級運算放大器的典型輸入偏移過渡區。這種拓撲結構還允許OPA365在整個輸入范圍內提供優異的共模性能，在兩個電源軌之外都擴展了100mV，如圖4所示。在驅動ADC時，OPA365的高線性VCM范圍確保運算放大器/ADC系統的線性性能不會受到影響。

圖5顯示了一個簡化的軌道到軌道輸入電路示意圖。

電容性負載

OPA365可用于需要驅動電容性負載的應用場合。與所有運算放大器一樣，可能存在OPA365可能變得不穩定，導致振蕩的具體實例。在確定放大器的增益布局時，要特別考慮放大器的輸出結構是否穩定。單位增益（+1V/V）緩沖結構中的運算放大器驅動電容性負載比在較高噪聲增益下工作的放大器表現出更大的不穩定趨勢。電容性負載與運算放大器輸出電阻一起，在反饋回路中產生一個極點，降低相位裕度。隨著容性負載的增加，相位裕度的退化也隨之增加。

在單位增益配置下工作時，OPA365保持穩定，純電容負載高達約1nF。一些超大電容器（CL>1μF）的等效串聯電阻（ESR）足以改變反饋回路中的相位特性，從而使放大器保持穩定。增加放大器的閉環增益允許放大器驅動越來越大的電容。當觀察放大器在更高電壓增益下的過沖響應時，這種能力的提高是顯而易見的。見典型特征圖，小信號超調與電容性負載。

提高單位增益放大器電容負載驅動能力的一種技術是在輸出端串聯一個小電阻，通常為10Ω到20Ω；見圖6。該電阻器顯著降低了與大電容性負載相關的過沖和響鈴。這種技術的一個可能的問題是，一個分壓器是由附加的串聯電阻和任何與電容性負載并聯的電阻構成的。分壓器在輸出端引入增益誤差，從而減小輸出擺幅。分壓器引起的誤差可能是微不足道的。例如，負載電阻RL=10kΩ，RS=20Ω，增益誤差僅為0.2%。然而，當RL減小到600Ω（OPA365能夠驅動）時，誤差增加到7.5%。

達到零伏（0V）的輸出電平

某些單電源應用要求運算放大器輸出從0V擺幅到正滿標度電壓，并具有高精度。例如，用于驅動輸入范圍從0V到+5V的單電源ADC的運算放大器。輸出負載非常輕的軌對軌輸出放大器可以實現0 V毫伏（或高端+VS）的輸出電平，但不是0V。此外，隨著所需負載電流的增加，與0V的偏差才會變得更大。這種偏差的增加是由于CMOS輸出級的限制。

當一個下拉電阻器從放大器輸出端連接到負電壓源時，OPA365可以達到0V的輸出電平，甚至可以達到0V以下的幾毫伏。低于這個極限，非線性和限制條件變得明顯。圖7說明了使用這種技術的電路。

當OPA365作為單位增益緩沖器連接時，需要大約500μA的下拉電流。實際終端電壓（VNEG）為−5V，但也可以使用其他方便的負電壓。下拉電阻器RL根據RL=[（VO−VNEG）/（500μA）]計算。使用0V的最小輸出電壓（VO），RL=[0V−（−5V）]/（500μa）]=10kΩ。請記住，較低的終端電壓會導致較小的下拉電阻器，在正輸出電壓偏移期間加載輸出。

請注意，此技術并不適用于所有運算放大器，而應僅適用于運算放大器，例如專門設計用于以這種方式工作的OPA365。此外，在0V下操作OPA365輸出會改變輸出級的工作條件，從而導致開環增益和帶寬有所降低。當驅動電容性負載時，請記住這些注意事項，因為這些條件會影響電路的瞬態響應和穩定性。

有源濾波

OPA365非常適合于要求寬帶寬、快速轉換率、低噪聲、單電源運算放大器的有源濾波器應用。圖8顯示了利用多反饋（MFB）拓撲的500kHz二階低通濾波器。所選組件可提供最大平坦的巴特沃斯響應。在截止頻率之外，滾降為−40dB/dec。巴特沃斯響應非常適合需要可預測增益特性的應用，例如在ADC之前使用的抗混疊濾波器。

在考慮MFB濾波器時，需要注意的一點是，相對于輸入，輸出是反轉的。如果不需要或不需要這種反轉，可以通過以下選項之一實現非反轉輸出：1）添加一個反相放大器；2）添加額外的二階MFB級；或3）使用非轉換濾波器拓撲，如Sallen鍵（如圖9所示）。

使用TI的FilterPro程序，MFB和Sallen-Key、低通和高通濾波器合成可以快速完成。

驅動模數轉換器

非常寬的共模輸入范圍、軌對軌輸入和輸出電壓能力以及高速，使得OPA365成為現代adc的理想驅動器。另外，由于它不具有某些軌對軌CMOS運算放大器固有的輸入偏移過渡特性，所以OPA365在整個輸入電壓擺幅范圍內提供低THD和良好的線性度。

圖10顯示了OPA365驅動ADS8326，16位，250kSPS轉換器。該放大器連接為單位增益，無轉換緩沖器，輸出擺幅為0V，使其直接兼容ADC減去全刻度輸入電平。0V電平通過二極管正向壓降產生的小負電壓為OPA365 V−引腳供電來實現。小信號開關二極管或肖特基二極管提供−0.3至−0.7V的適當負電源電壓。軌間供電等于V+，再加上小的負電壓。

驅動ADC的一種方法是使用稍微壓縮的ADC滿標度輸入范圍（FSR），而不需要將輸出擺幅降至0V。例如，16位ADS8361（如圖11所示）在+5V電源和2.5V VREF供電時，其最大FSR為0V至5V。其想法是將ADC輸入范圍與運算放大器的全線性輸出擺幅范圍相匹配；例如，輸出范圍為+0.1至+4.9V。ADS8361 ADC的參考輸出通過電阻分壓器。然后，ADC FSR變為4.8VPP，以+2.5V的com  mon模式電壓為中心。來自ADS8361參考引腳的電流被限制在約±10μa。這里，使用5μa來偏置分頻器。電阻器必須精確以保持ADC增益精度。這種方法的另一個好處是消除了負供電電壓；它不需要額外的電源電流。

運算放大器和ADS8361之間包括一個由R1和C1組成的RC網絡。它不僅提供了高頻濾波功能，更重要的是作為一個電荷庫對變換器內部保持電容進行充電。這種能力保證了運算放大器輸出線性度在整個轉換周期內隨著ADC輸入特性的變化而保持。根據具體應用和ADC，可能需要對R1和C1值進行一些優化，以獲得最佳瞬態性能。

圖12顯示了在ADS1258橋接傳感器電路中提供信號調節的OPA2365雙運算放大器。它遵循ADS1258 16:1多路復用器，作為差分輸入/差分輸出放大器連接。此階段的電壓增益約為10V/V。以差分模式（而不是單端）驅動ADS1258內部ADC，充分利用了轉換器的線性性能。為了獲得最佳的共模抑制，兩個R2電阻應緊密匹配。

請注意，在圖12中，放大器、電橋、ADS1258和內部基準由同一個+5V電源供電。這種比率連接有助于消除勵磁電壓漂移效應和噪聲。

為獲得最佳性能，+5V電源應盡可能無噪聲和瞬變。

當ADS1258的數據速率被設置為最大值并啟用斬波功能時，該電路在50mV滿標度輸入下產生12位無噪聲分辨率。

chop特性用于將ADS1258的偏移量和偏移量減小到非常低的水平。在ADC輸入端需要一個2.2nF電容器來繞過采樣電流。47Ω電阻器為OPA2365輸出提供來自相對較大的2.2nF電容性負載的隔離。

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