特點

•低噪聲：3nV/√Hz

•寬帶：

–OPA227:8兆赫，2.3伏/微秒

–OPA228:33兆赫，10伏/微秒

•沉降時間：5μs（比OP-27有顯著改善）

•高共模抑制比：138 dB

•高開環增益：160 dB

•低輸入偏置電流：最大10 nA

•低偏移電壓：最大75μV

•寬電源范圍：±2.5 V至±18 V

•OPA227取代OP-27、LT1007、MAX427

•OPA228取代OP-37、LT1037、MAX437

•單、雙和四個版本

應用

•數據采集

•電信設備

•地球物理分析

•振動分析

•光譜分析

•專業音頻設備

•有源濾波器

•電源控制

說明

opax2x系列運算放大器結合了低噪聲、寬帶寬和高精度，使其成為需要交流和精密直流性能的應用的理想選擇。

OPA227具有單位增益穩定特性，具有高轉換率（2.3V/μs）和寬帶寬（8MHz）。OPAx228針對5或更高的閉環增益進行了優化，并提供了更高的速度，轉換速率為10V/μs，帶寬為33MHz。

OPAx227和OPAx228系列運算放大器是專業音頻設備的理想選擇。此外，低靜態電流和低成本使其成為要求高精度便攜式應用的理想選擇。

OPAx227和OPAx228系列運算放大器是工業標準OP-27和OP-37的逐針替代品，具有全面的實質性改進。雙通道和四通道版本可用于節省空間和降低每個通道的成本。

OPA227、OPA228有DIP-8和SO-8兩種包裝。OPA4227和OPA4228有DIP-14和SO-14封裝，采用標準引腳配置。工作溫度為-40°C至85°C。

設備信息

（1）、有關所有可用的軟件包，請參閱數據表末尾的訂購附錄。

典型特征

除非另有說明，否則TA=25°C，RL=10KΩ，VS=±15V。

詳細說明

概述

opax2x系列運算放大器結合了低噪聲、寬帶寬和高精度，使其成為需要交流和精密直流性能的應用的理想選擇。OPAx227單元穩定，具有高轉換率（2.3V/μs）和寬帶（8MHz）。OPAx228針對5或更高的閉環增益進行了優化，并提供了更高的速度，轉換速率為10v/μs，帶寬為33mhz。

功能框圖

特性描述

OPAx22x系列是單位增益穩定，沒有意外的輸出相位反轉，使它易于使用在廣泛的應用。在噪聲或高阻抗電源的應用中，可能需要離器件引腳很近的去耦電容器。在大多數情況下，0.1-μF電容器就足夠了。

偏移電壓和漂移

opax2x系列具有非常低的偏移電壓和漂移。為了達到最高的直流精度，應優化電路布局和機械條件。異種金屬的連接會在運算放大器的輸入端產生熱電勢，從而降低失調電壓和漂移。這些熱電偶效應會超過放大器的固有漂移，并最終降低其性能。通過確保兩個輸入端的熱電勢相等，可以消除它們。此外：

•保持連接到兩個輸入端子的熱質量相似。

•熱源應盡可能遠離關鍵輸入電路。

•屏蔽運算放大器和輸入電路，使其免受冷卻風扇等氣流的影響。

工作電壓

OPAx22x系列運算放大器在±2.5伏至±18伏的電壓范圍內工作，具有優異的性能。與大多數只在一個電源電壓下指定的運算放大器不同，OPA227系列是為實際應用而設計的；一組規格適用于±5-V至±15-V的電源范圍。規格保證適用于±5-V至±15-V電源。有些應用不需要相等的正、負輸出電壓擺幅。電源電壓不需要相等。OPAx22x系列的電源之間的電壓最小為5伏，電源之間的電壓為36伏。例如，正電源可以設置為25 V，負極電源設置為–5 V，反之亦然。此外，關鍵參數在規定的溫度范圍（-40°C至85°C）范圍內得到保證。典型特性中顯示了隨工作電壓或溫度而顯著變化的參數。

偏移電壓調整

OPAx22x系列是激光微調的非常低的偏移和漂移，因此大多數應用不需要外部調整。但是，OPA227和OPA228（單一型號）在針腳1和8上提供偏置電壓微調連接。如圖36所示，可以通過連接電位計來調整偏移電壓。此調整只能用于使運算放大器的偏移歸零。此調整不應用于補償系統中其他地方產生的偏移，因為這會導致額外的溫度漂移。

輸入保護

背靠背二極管（見圖37）用于OPAx22x上的輸入保護。超過這些二極管的開啟閾值，如在脈沖條件下，由于放大器的有限轉換率，會導致電流流過輸入保護二極管。如果沒有外部限流電阻，輸入設備可能會被破壞。高輸入電流源會對放大器造成細微損壞。雖然該裝置可能仍能正常工作，但重要參數，如輸入偏移電壓、漂移和噪聲可能會發生偏移。

當使用OPA227作為單位增益緩沖器（跟隨器）時，輸入電流應限制在20毫安。這可以通過插入一個反饋電阻或一個電阻串聯源來實現。使用方程式1計算足夠的電阻器尺寸。

其中：•RX與源串聯或插入反饋路徑。

例如，對于10 V脈沖（VS=10 V），總回路電阻必須為500Ω。如果源阻抗足夠大，足以單獨限制電流，則不需要額外的電阻。任何外部電阻器的尺寸必須仔細選擇，因為它們會增加噪聲。有關噪聲計算的更多信息，請參閱本數據表的噪聲性能部分。圖37顯示了一個實現限流反饋電阻器的示例。

輸入偏置電流消除

opax2x系列的輸入偏置電流通過相等和相反的抵消電流進行內部補償。產生的輸入偏置電流是輸入偏置電流和抵消電流之間的差值。剩余輸入偏置電流可以是正的也可以是負的。

當以這種方式消除偏置電流時，輸入偏置電流和輸入偏置電流近似相等。為了消除輸入偏置電流的影響而增加的電阻（如圖38所示）實際上可能會增加偏移和噪聲，因此不建議使用。

噪聲性能

圖39顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網絡，因此沒有額外的噪聲貢獻）中，不同源阻抗的總電路噪聲。兩個不同的運算放大器顯示與總電路噪聲計算。OPA227具有極低的電壓噪聲，是低源阻抗（小于20 kΩ）的理想選擇。一個類似的精密運算放大器，OPA277，有一些更高的電壓噪聲，但較低的電流噪聲。它在中等源阻抗（10 kΩ到100 kΩ）下提供了出色的噪聲性能。在100kΩ以上，FET輸入運算放大器，如OPA132（非常低的電流噪聲）可以提供更好的性能。使用圖39中的公式計算總電路噪聲。en=電壓噪聲，in=電流噪聲，RS=源阻抗，k=玻爾茲曼常數=1.38×10–23 J/k，T是溫度（單位：k）。有關計算噪波的詳細信息，請參見基本噪波計算。

基本噪聲計算

低噪聲運算放大器電路的設計需要仔細考慮各種可能的噪聲因素：來自信號源的噪聲、運算放大器中產生的噪聲以及來自反饋網絡電阻器的噪聲。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生與電阻平方根成比例的熱噪聲。該函數如圖39所示。由于源阻抗通常是固定的，所以選擇運算放大器和反饋電阻，以盡量減少它們對總噪聲的貢獻。

圖39顯示了在單位增益配置（沒有反饋電阻網絡，因此沒有額外的噪聲貢獻）中，不同源阻抗的總噪聲。運算放大器本身提供電壓噪聲分量和電流噪聲分量。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，并與源電阻反應產生噪聲的電壓分量。因此，給定應用的最低噪聲運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地位。對于高源阻抗，電流噪聲可能占主導地位。

圖40顯示了帶增益的反轉和非反轉運算放大器電路配置。在有增益的電路配置中，反饋網絡電阻也會產生噪聲。運算放大器的電流噪聲與反饋電阻反應，產生額外的噪聲分量。通常可以選擇反饋電阻值，使這些噪聲源可以忽略不計。兩種配置的總噪聲方程如下圖所示。

圖41顯示了用于測試OPA227和OPA228噪聲的0.1 Hz 10 Hz帶通濾波器。濾波電路采用德州儀器公司的FilterPro軟件。圖42顯示了用于噪聲測試的OPA227和OPA228的配置。

電磁干擾抑制比（EMIRR）

電磁干擾抑制比（EMI）描述了運算放大器的EMI抗擾度。對許多運算放大器來說，一個常見的不利影響是由于射頻信號整流而引起的偏移電壓的變化。一個運算放大器，如果能夠更有效地抑制由于EMI而引起的偏移量的變化，則具有更高的emir，并通過分貝值量化。測量EMIRR的方法有很多種，但本節提供EMIRR in+，它專門描述了將RF信號應用到運算放大器的非反轉輸入管腳時的EMIRR性能。一般來說，由于以下三個原因，僅對非轉換輸入進行EMIRR測試：

1.眾所周知，運算放大器的輸入引腳對電磁干擾最為敏感，通常比電源或輸出引腳更能校正射頻信號。

2.無換向和逆變運算放大器的輸入具有對稱的物理布局，并且顯示出幾乎匹配的EMIRR性能。

3.EMIRR在非轉換管腳上比在其他管腳上更容易測量，因為非轉換輸入端可以隔離在印刷電路板（PCB）上。這種隔離使得射頻信號可以直接應用到不轉換的輸入終端，而不需要來自其他組件的復雜交互或連接PCB線路。

有關EMIRR IN+定義和測試方法的更正式討論，請參閱應用報告SBOA128，運算放大器的EMI抑制比。OPA227的EMIRR IN+與頻率的關系如圖43所示。

如果可用，任何雙和四路運算放大器設備版本具有幾乎相似的EMIRR IN+性能。OPA227單位增益帶寬為8MHz。低于此頻率的EMIRR性能表示屬于運算放大器帶寬內的干擾信號。

表1顯示了OPA227在實際應用中常見的特定頻率下的EMIRR IN+值。表1中列出的應用可以集中在所示的特定頻率上或在其附近運行。這些信息可能對從事此類應用的設計師特別感興趣，或者在其他領域工作的設計師可能會特別感興趣，比如工業、科學和醫療（ISM）無線電波段。

EMIRR IN+測試配置

圖44顯示了測試EMIRR IN+的電路配置。射頻源通過傳輸線連接到運算放大器的非轉換輸入端。運算放大器配置在單位增益緩沖拓撲中，輸出連接到低通濾波器（LPF）和數字萬用表（DMM）。運算放大器輸入端的大阻抗失配會導致電壓反射；然而，在確定EMIRR IN+時，對這種影響進行了描述和說明。由此產生的直流偏移電壓由萬用表進行采樣和測量。LPF將萬用表與可能干擾萬用表精度的殘余射頻信號隔離。有關更多詳細信息，請參閱SBOA128。

設備功能模式

OPAx22x具有單一功能模式，當電源電壓大于5 V（±2.5 V）時，可運行。OPA2X的最大電源電壓為36 V（±18 V）。

應用與實施

注意：以下應用章節中的信息不是TI組件規范的一部分，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，以確認系統功能。

申請信息

opax2x系列是一種低噪聲的精密運算放大器。OPAx227系列具有單位增益穩定，轉換速率為2.3V/μs，帶寬為8MHz。OPAx228系列是為更高速的應用而優化的，增益為5或更高，具有10V/μs的轉換速率和33MHz的帶寬。在噪聲或高阻抗電源的應用中，可能需要離器件引腳很近的去耦電容器。在大多數情況下，0.1-μF電容器就足夠了。

三極，20 kHz低通，0.5-dB切比雪夫濾波器

長波紅外探測器放大器

高性能同步解調器

耳機放大器

三波段主動音調控制（低音、中音和高音）

典型應用

設計要求

1.操作OPAx228增益小于5 V/V

2.容性負載穩定運行

詳細設計程序

在低增益中使用OPA228

OPAx228系列適用于信號增益為5或更高的應用，但可以在較低增益下利用其高速性。在沒有外部補償的情況下，OPA228具有足夠的相位裕度，以保持單位增益的穩定性，并帶有純電阻負載。然而，負載電容的增加會降低相位裕度，使運算放大器不穩定。

各種補償技術已經過評估，專門用于OPA228。建議的配置包括一個額外的電容器（CF）與反饋電阻并聯，如圖51和圖52所示。這個反饋電容器用于補償電路的兩個目的。運算放大器的輸入電容和反饋電阻相互作用，導致相移，從而導致不穩定。CF補償輸入電容，使峰值最小化。此外，在高頻下，輸入電容與反饋電容的比值對放大器的閉環增益有很大的影響。因此，可以選擇CF以在保持高速的同時產生良好的穩定性。

在沒有外部補償的情況下，OPA228的噪聲規格與OPA227相同，增益為5或更大。通過附加的外部補償，OPA228的輸出噪聲將更高。噪聲的增加量與由CIN/CF比值建立的高頻閉環增益的增加直接相關。

圖51和圖52分別顯示了增益為2和–2的推薦電路。圖中給出了CF的近似值。由于補償高度依賴于電路設計、電路板布局和負載條件，應通過實驗對CF進行優化，以獲得最佳結果。圖53和圖55顯示了在100 pF負載下G=2配置的大信號和小信號階躍響應電容圖54和圖56顯示了負載電容為100 pF的G=-2配置的大信號和小信號階躍響應。

應用曲線

電源建議

OPAx22x系列的規定工作電壓為5 V至36 V（±2.5 V至±18 V）；許多規格適用于-40°C至85°C之間。可顯示與與工作電壓或溫度相關的顯著變化的參數見電氣特性：OPAx227系列（VS=±5 V至±15 V）。

注意安全

大于36 V的電源電壓會永久損壞設備；請參閱絕對最大額定值。

將0.1-μF旁路電容器靠近電源引腳，以減少噪聲或高阻抗電源的耦合誤差。有關旁路電容器放置的詳細信息，請參閱布局指南。

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。通常在一個或多個多層PCB層上。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字和模擬接地，注意接地電流的流動。有關更多詳細信息，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。如布局示例所示，保持RF和RG靠近逆變輸入，可以使寄生電容最小化。

•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。保護環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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