OPA211-HT是1.1 nV/√Hz噪声，低功率，精密运算放大器

特征

•低压噪声：1 kHz时为1.1 nV/√Hz

•输入电压噪声：80 nVPP（0.1赫兹至10赫兹）

•THD+N:–136dB（G=1，f=1 kHz）

•偏移电压：125μV（最大）

•偏移电压漂移：0.35μV/°C（典型值）

•低电源电流：3.6 mA/Ch（典型值）

•统一增益稳定

•增益带宽产品：

80兆赫（100兆赫）

45兆赫（G=1）

•转换速率：27 V/μs

•16位设置：700 ns

•宽电源范围：±2.25 V至±18 V，4.5 V至36 V

•轨对轨输出

•输出电流：30 mA

应用

•PLL环路滤波器

•低噪声、低功耗信号处理

•16位ADC驱动程序

•DAC输出放大器

•有源滤波器

•低噪声仪表放大器

•超声波放大器

•专业音频前置放大器

•低噪声频率合成器

•红外探测器放大器

•水听器放大器

•检波器放大器

•医疗

支持极端温度应用

•受控基线

•一个装配/试验场地

•一个制造场地

•极端温度范围（-55°C/210°C）

•延长产品生命周期

•延长产品变更通知

•产品可追溯性

•Texas Instruments高温产品采用高度优化的硅（模具）解决方案，具有设计和工艺改进功能，可在延长温度下最大限度地提高性能。

说明

OPA211系列精密运算放大器实现非常低的1.1nV/√Hz噪声密度，电源电流仅为3.6mA。该系列还提供轨到轨输出摆动，最大限度地扩大动态范围。

OPA211系列的极低电压和低电流噪声、高速和宽输出摆幅使这些器件成为PLL应用中环路滤波器放大器的最佳选择。

在精密数据采集应用中，OPA211系列运算放大器提供700纳秒的稳定时间，达到10伏输出摆动的16位精度。这种交流性能，再加上只有125μV的偏移量和0.35μV/°C的温度漂移，使OPA211成为驱动高精度16位模数转换器（ADC）或缓冲高分辨率数模转换器（DAC）输出的理想选择。

OPA211系列适用于±2.25 V至±18 V的宽双电源供电范围，或适用于4.5 V至36 V的单电源操作。

该系列运算放大器的规定范围为TA=–55°C至210°C。

（1）、可定制温度范围

典型特征

除非另有说明，否则TA=25°C，VS=±18 V，RL=10 kΩ。

申请信息

OPA211是一个单位增益稳定，精度非常低的运算放大器。噪声或高阻抗电源的应用要求去耦电容器靠近器件引脚。在大多数情况下，0.1-μF电容器就足够了。图42显示了OPA211的简化示意图。该芯片采用SiGe双极工艺，包含180个晶体管。

工作电压

OPA211系列运算放大器可在±2.25-V至±18-V电源范围内工作，同时保持出色的性能。OPA211系列的电源之间的电压仅为4.5伏，电源之间的电压最高可达36伏。然而，有些应用不需要相同的正、负输出电压摆幅。对于OPA211系列，电源电压不需要相等。例如，正电源可以设置为25 V，负极电源设置为–5 V，反之亦然。

共模电压必须保持在规定范围内。此外，关键参数在规定的温度范围内得到保证，TA=–55°C到210°C。典型特性中显示了随工作电压或温度而显著变化的参数。

输入保护

如图211-211所示，OPA-43的输入端与输入端之间存在过大的电压差分保护。在大多数电路应用中，输入保护电路没有后果。然而，在低增益或G=1的电路中，由于放大器的输出不能对输入斜坡做出足够快的响应，所以快速斜坡输入信号可以使这些二极管向前偏移。典型特征图30说明了这种影响。如果输入信号足够快，足以产生这种正向偏置条件，则输入信号电流必须限制在10mA或以下。如果输入信号电流不受固有限制，则可使用输入串联电阻器来限制信号输入现在。这个输入串联电阻降低了OPA211的低噪声性能，并在本数据的噪声性能部分进行了讨论工作表。图43示出实现限流反馈电阻器的示例。

噪声性能（1）

图44显示了在单位增益配置（没有反馈电阻网络，因此没有额外的噪声贡献）的运放源阻抗变化的总电路噪声。两个不同的运算放大器显示与总电路噪声计算。OPA211具有非常低的电压噪声，使其成为低源阻抗（小于2kΩ）的理想选择。一个类似的精密运算放大器，OPA227，有较高的电压噪声，但较低的电流噪声。它在中等源阻抗（10kΩ到100kΩ）下提供了出色的噪声性能。在100kΩ以上，FET输入运算放大器，如OPA132（非常低的电流噪声）可以提供更好的性能。图44中的方程式用于计算整个电路噪音。注意en=电压噪声，In=电流噪声，RS=源阻抗，k=玻尔兹曼常数=1.38×10–23 J/k，T是温度（单位：k）。

基本噪声计算

低噪声运算放大器电路的设计需要仔细考虑各种可能的噪声因素：来自信号源的噪声、运算放大器中产生的噪声以及来自反馈网络电阻器的噪声。电路的总噪声是所有噪声分量的平方根和组合。

源阻抗的电阻部分产生与电阻平方根成比例的热噪声。该函数如图44所示。源阻抗通常是固定的；因此，选择运放和反馈电阻，以尽量减少各自对总噪声的贡献。

图44描绘了在单位增益配置（没有反馈电阻网络，因此没有额外的噪声贡献）中使用运放的不同源阻抗的总噪声。运算放大器本身同时产生电压噪声分量和电流噪声组件。该电压噪声通常被建模为偏置电压的时变分量。电流噪声被建模为输入偏置电流的时变分量，并与源电阻反应以产生噪音。所以，给定应用的最低噪声运算放大器取决于源阻抗。对于低源阻抗，电流噪声可以忽略不计，电压噪声通常占主导地位。对于高源阻抗，电流噪声可能占主导地位。

图45说明了带增益的逆变和非逆变运算放大器电路配置。在有增益的电路配置中，反馈网络电阻也会产生噪声。运算放大器的电流噪声与反馈电阻反应，产生额外的噪声分量。通常可以选择反馈电阻值，使这些噪声源可以忽略不计。给出了两种结构的总噪声方程。

总谐波失真测量

OPA211系列运算放大器具有优良的失真特性。THD+噪声在整个音频范围内低于0.0001%（G=1，VO=3Vrms），20 Hz至20 kHz，负载为600Ω。

OPA211系列运算放大器产生的失真低于许多商用失真分析仪的测量极限。然而，图46所示的特殊测试电路可用于扩展测量能力。

运算放大器失真可以被认为是一个内部误差源，可以参考输入。图46显示了一个电路，它使运算放大器的失真比通常由运算放大器产生的失真大101倍。在其他标准的非互易放大器配置中加入R3会改变电路的反馈系数或噪声增益。闭环增益不变，但可用于纠错的反馈减少了101倍，从而将分辨率提高了101倍。注意，施加到运算放大器上的输入信号和负载与没有R3的传统反馈相同。R3的值应保持较小，以尽量减少其对失真测量的影响。

该技术的有效性可通过在高增益和/或高频下重复测量来验证，其中失真在测试设备的测量能力范围内。本数据表的测量采用音频精密系统双失真/噪声分析仪，大大简化了重复测量。然而，测量技术可以用手动畸变测量仪器来执行。

关闭

OPA211的关闭（启用）功能参考运算放大器的正电源电压。有效的高电平会禁用运算放大器。有效高电压定义为施加在停机销上的正极电源的（V+）-0.35 V。有效的低电压定义为正极电源引脚下的（V+）-3V。例如，当VCC为±15 V时，设备在12 V或以下启动。设备在14.65 V或以上禁用。如果使用双电源或分体式电源，应注意确保有效的高输入或有效低输入信号正确参考正电源电压。此引脚必须连接到有效的高或低电压或驱动，而不是留下开路。启用和禁用时间在“典型特性”部分中提供（参见图39到图41）。禁用时，输出假定为高阻抗状态。

电应力过大

设计者经常问运算放大器承受过大电应力的能力。这些问题往往集中在设备输入上，但可能涉及电源电压引脚，甚至输出引脚。每一种不同的引脚功能都具有由特定半导体制造工艺和连接到引脚的特定电路的电压击穿特性决定的电应力极限。此外，内部静电放电（ESD）保护内置在这些电路中，以防止在产品装配之前和过程中发生意外的ESD事件。

有助于更好地理解这一基本的ESD电路及其与电气过应力事件的相关性。图47显示了OPA211中包含的ESD电路（用虚线区域表示）。ESD保护电路包括几个电流控制二极管，这些二极管从输入和输出引脚连接，并返回内部电源线，在那里它们在操作内部的吸收装置处相遇放大器。这个保护电路在正常电路运行期间保持不活动状态。

ESD事件产生一个持续时间短、电压高的脉冲，当它通过半导体器件放电时，该脉冲被转换成持续时间短、电流大的脉冲。ESD保护电路设计用于在运算放大器核心周围提供电流通路，以防止其损坏。保护电路吸收的能量随后以热量的形式散失。

当一个ESD电压在两个或多个放大器器件引脚上形成时，电流流过一个或多个转向二极管。根据电流的路径，吸收装置可能会被激活。吸收装置的触发电压或阈值电压高于OPA211的正常工作电压，但低于器件击穿电压水平。一旦超过这个阈值，吸收装置会迅速启动，并将电源轨上的电压保持在安全水平。

当运算放大器连接到如图47所示的电路中时，ESD保护组件将保持非活动状态，并且不会参与应用电路的操作。然而，当外加电压超过给定引脚的工作电压范围时，可能会出现这种情况。如果出现这种情况，则存在一些内部ESD保护电路可能偏压并传导电流的风险。任何这样的电流都是通过导向二极管路径产生的，很少涉及吸收装置。

图47描述了一个具体的例子，其中输入电压（VIN）超过正电源电压（+VS）500 mV或更多。电路中发生的大部分情况取决于电源特性。如果VS可以吸收电流，则上部输入转向二极管中的一个将电流导至与过度随着车辆识别号（VIN）越来越高，电流水平可能会越来越高。因此，数据表规范建议应用程序将输入电流限制在10毫安。

如果电源不能吸收电流，VIN可以开始向运算放大器提供电流，然后作为正电源电压源接管。这种情况下的危险是电压可能上升到超过运算放大器绝对最大额定值的水平。在极端但罕见的情况下，应用VS和–VS时，吸收装置会触发。如果发生此事件，则在VS和–VS电源之间建立直流路径。吸收装置的功耗很快就被超过，极端的内部加热会破坏运算放大器。

另一个常见的问题是，当电源VS和/或–VS为0 V时，如果输入信号应用于输入，放大器会发生什么情况。同样，这取决于电源特性，而电源电压为0 V，或低于输入信号振幅的电平。如果电源显示为高阻抗，则运算放大器电源电流可由输入源通过电流控制提供二极管。这个状态不是正常的偏压状态；放大器很可能不会正常工作。如果电源阻抗低，则通过转向二极管的电流可能会变得相当高。电流水平取决于输入源传输电流的能力，以及输入路径中的任何电阻。

DFN包

OPA211是在DFN-8包中提供的（也称为SON）。DFN封装是一种QFN封装，引线触点仅位于封装底部的两侧。这种无铅封装最大限度地扩大了电路板空间，并通过一个裸露的焊盘增强了热特性和电气特性。

DFN包在物理上很小，路由面积更小，热性能得到改善，电寄生性能也得到了改善。此外，没有外部引线消除了引线弯曲的问题。

DFN封装可以使用标准印刷电路板（PCB）组装技术轻松安装。

包装底部外露的引线框架模具垫必须连接到V–。焊接热垫可提高散热能力并实现特定的设备性能。

DFN布局指南

DFN封装上裸露的引线框架模具垫应焊接到PCB上的热垫上。本数据表末尾附有显示布局示例的机械图。根据装配工艺要求，可能需要对该布局进行改进。本数据表末尾的机械图纸列出了包装和衬垫的物理尺寸。平台图案中的五个孔是可选的，用于连接引线框架模架垫和PCB上散热片区域的热通孔。

在温度循环、按键、包剪切和类似的板级过程中，焊接暴露的焊盘显著提高了板级可靠性测试。甚至对于低功耗的应用，必须将裸露的焊盘焊接到PCB上，以提供结构完整性和长期可靠性。