OPA運算放大器說明書

1、OPA452.OPA453 80V,50mA運算放大器德洲儀器,Burr-Brown產(chǎn)品特性: 電源應(yīng)用范圍10V至40V輸出負載驅(qū)動50mA 連續(xù) 輸出電壓擺幅1V至軌 完全保護設(shè)計熱關(guān)斷輸出限流工作溫度范圍-40到+125之間封裝選項TO220-7DDPACK-7 表面貼裝應(yīng)用: 壓電單元 檢測儀器 音頻放大器轉(zhuǎn)換器驅(qū)動器 飼服驅(qū)動器產(chǎn)品介紹:OPA452和OPA453為低成本運算放大器,高壓可達80V,高電可達50mA,OPA452具有穩(wěn)定的單位增益和1.8MHZ的帶寬積,OPA453經(jīng)過優(yōu)化設(shè)計,針對5或更大的增益,帶寬達到7.5 MHZ.考慮到超溫和電流過載的情況,OPA452和OP

2、A453做了內(nèi)部保護設(shè)計,電源應(yīng)用范圍在10V至40V之間,不像其它運算放大器,OPA452和OPA453對整個電源的應(yīng)用范圍有明確的詳細說明.通過激光微調(diào)的,龐大的集成電路不僅能提供優(yōu)良的精確度,還能提供非常廣的輸出擺幅.特殊設(shè)計的產(chǎn)品不僅便于用戶使用,而且還能避免倒相現(xiàn)象的產(chǎn)生.OPA452和OPA453采用TO220-7和DDPAK-7兩種版本進行封裝.產(chǎn)品的連接溫度范圍在-40到+125之間.絕對最大額定值:電源電壓,V+至V - 80V信號輸出終端,電壓 - (V-)-0.5V至(V+)+0.5V 電流 - 5mA輸出短路- 連續(xù)工作溫度-55至+125蓄電溫度-65至+150連接溫

3、度-+150引腳溫度(焊接10秒,TO-220)-300 (焊接3秒,DDPAK)-240注意(1)如果耐壓等級超出最大額定值,會給儀器帶來永久性的損壞,另外,在絕對最大額定值條件下,工作時間延長也可能影響器件的可靠性.(2)輸入終端采用二級管箝位至電源軌的方式,如果輸入信號的擺幅超出電源軌0.5V,電流則要限制在5mA或更小的范圍內(nèi).靜電放電的靈敏性:集成電路可能由于靜電放電原因而損壞,為此,德洲儀器公司建議用戶正確安裝和處理集成電路,靜電放電不僅能降低操作性能,而且還有可能使整個儀器出現(xiàn)故障.由于細小參數(shù)的改變,精密的集成電路更容易造成損壞,儀器也就達不到使用標準.電子特性:OPA452;

4、 Vs(電源電壓)=10V至40V在規(guī)定的連接溫度范圍內(nèi)列有黑體標注的極限值.Tj(接溫)=-40到+125.除非另有說明,這里Tj(接溫)=+25,RL=3.8k接地,并且VOUT(輸出電壓)=0V.參數(shù)狀態(tài)OPA452TA,FA單位最小值典型值最大值偏移電壓輸入偏移電壓 超溫漂移 參照電源 超溫輸入偏流輸入偏流輸入騙移電流噪聲輸入電壓噪聲密度電流噪聲密度輸入電壓范圍共型電壓范圍 共型抑制比 超溫入端阻抗微分共型開環(huán)增益開環(huán)電壓增益超溫超溫頻率響應(yīng)增益-帶寬積壓擺率設(shè)定時間過載恢復(fù)時間總諧波失真+噪聲輸出電壓輸出超溫電壓輸出超溫輸出電流短路電流電容負載驅(qū)動關(guān)斷旗標熱關(guān)斷狀態(tài)輸出正常操作熱關(guān)斷

5、連接溫度關(guān)斷關(guān)斷恢復(fù)電源電源電壓范圍靜態(tài)電流(每個放大器)超溫溫度范圍規(guī)定范圍（連接）工作范圍（連接）儲存范圍（環(huán)境）熱抗TO200-7DDPAK-7電子特性:OPA453; Vs(電源電壓)=10V至40V在指定的接溫范圍內(nèi)列有黑體標注的極限值.Tj(接溫)=-40到+125.除非另有說明,這里Tj(接溫)=+25,RL=3.8k接地,并且VOUT(輸出電壓)=0V.參數(shù)狀態(tài)OPA453TA,FA單位最小值典型值最大值偏移電壓輸入偏移電壓 漂移 參照電源 超溫輸入偏流輸入偏流輸入騙移電流噪聲輸入電壓噪聲密度電流噪聲密度輸入電壓范圍共型電壓范圍共型抑制比超溫入端阻抗微分共型開環(huán)增益開環(huán)電壓增益

6、超溫超溫頻率響應(yīng)增益-帶寬積壓擺率設(shè)定時間過載恢復(fù)時間總諧波失真+噪聲輸出電壓輸出超溫電壓輸出超溫輸出電流短路電流電容負載驅(qū)動關(guān)斷旗標熱關(guān)斷狀態(tài)輸出正常操作熱關(guān)斷連接溫度關(guān)斷關(guān)斷恢復(fù)電源電源電壓范圍靜態(tài)電流(每個放大器)超溫溫度范圍規(guī)定范圍（連接）工作范圍（連接）儲存范圍（環(huán)境）熱抗TO200-7DDPAK-7注意:除非另有說明,所有的測試都是在+25的環(huán)境溫度下,高速進行的測試.有效的連接溫度為+25.儀器的特殊特性:除非另有說明,這里Tj(接溫)=+25,RL=3.8k接地除非另有說明,所有的溫度為連接溫度,參照”應(yīng)用信息部分”用環(huán)境溫度算出儀器在特殊配置情況下的連接溫度.1. 開環(huán)增益和

7、相位與頻率的參照圖(見附圖)2. 開環(huán)增益和相位與頻率的參照圖(見附圖)3. 共型抑制比與頻率的參照圖(見附圖)4. 電源抑制比與頻率的參照圖(見附圖)5. 輸入電壓及電流噪聲光譜密度與頻率的參照圖(見附圖)6. 總諧波失真+噪聲與頻率的參照圖(見附圖)7. 最大輸出電壓擺幅與頻率的參照圖(見附圖)8. 輸出電壓擺幅與頻率的參照圖(見附圖)9. 開環(huán)增益,電源抑制比以及共型抑制比與頻率的參照圖(見附圖)10.輸入偏流和輸入偏移電流與頻率的參照圖(見附圖)11.靜電電流及短路電流與頻率的參照圖(見附圖)12.增益帶寬積與頻率的參照圖(見附圖)13.壓擺率與溫度的參照圖(見附圖)14.輸入偏流和輸

8、入偏移電流與共型電壓的參照圖15. 靜電電流及短路電流與溫度的參照圖(見附圖)16.偏移電壓生產(chǎn)分布圖(見附圖)17. 偏移電壓飄移分布圖(見附圖)18.時間設(shè)定與閉環(huán)增益參照圖(見附圖)19.小信號過沖與負載電容參照圖(見附圖)20.大信號階躍響應(yīng)21.小信號階躍響應(yīng)22.小信號階躍響應(yīng)23.小信號階躍響應(yīng)應(yīng)用信息:圖1是OPA452當作非倒相放大器的連接圖,事實上不管運算放大器采用什么方式的構(gòu)造配置都可采用OPA452.而OPA453的構(gòu)造設(shè)計則針對5或更大的增益.電源終端,在接近電源引腳的地方必須設(shè)有0.1uF或更大的電容器旁路,而且必須確定電容器的額定值和電源電壓值比率適當.OPA45

9、2和OPA453具有優(yōu)良的操作性能,輸出電流可達50mA.限流OPA452和OPA453內(nèi)部設(shè)有限流電路,限制輸出電流到125mA, 如圖(儀器特殊特性圖)所示,由于連接溫度和電源電壓的上升,限流可能會有小的改變.限流與熱保電路的組合可以防止過載現(xiàn)象的產(chǎn)生(包括接地短路).熱保OPA452和OPA453設(shè)有熱關(guān)斷電路系統(tǒng),這些電路系統(tǒng)保護放大器由于過載而造成的損壞.當連接溫度達到160的時候,熱保電路系統(tǒng)阻止電流輸出,同時給儀器降溫,當連接溫度降到大約140的時候,輸出電路會重新自動起動.這個熱關(guān)斷功能是用來替代散熱的.熱關(guān)斷電路系統(tǒng)的起動是功耗過多以及散熱不充分的適時反應(yīng),放大器長期,連續(xù)的

10、處在熱關(guān)斷狀態(tài)會大大降低儀器的可靠性.熱關(guān)斷顯示器(旗標)引腳用來監(jiān)視和確定熱關(guān)斷,在正常操作情況下,旗標引腳輸出的電流為50nA,在關(guān)斷狀態(tài)下,旗標引腳輸出的電流上升到140uA.該電流輸出能簡單,方便地與外部邏輯連接.圖2是該功能應(yīng)用的兩個例子.圖1.線路連接圖圖2 熱關(guān)斷顯示電源:OPA452和OPA453具有良好的操作性能,可在10V至40V,或整個80V的供電電源范圍內(nèi)操作.雖然兩個儀器的大多數(shù)運轉(zhuǎn)特性在整個工作電壓范圍內(nèi)不會改變.但是隨著工作電壓的變化,兩個儀器的各項參數(shù)會有很大變化.(有關(guān)細節(jié),請參照儀器的特殊特性圖)儀器在使用時,如果不需要對稱的輸出電壓擺幅,那么電壓也不必等幅

11、.OPA452和OPA453可在供電電源范圍內(nèi)采用很小的20V或較高的80V電壓進行操作.例如,陰極電源在-10V的情況下,可把陽極電源調(diào)到70V,反之亦然.DDPAK-7和TO220的封裝采用負極(V-)電源連接的形式,但這種連接方式不是用來輸送電流的.為達到最佳的溫差性能,封裝應(yīng)直接焊到電路板的銅區(qū)(見散熱部分).功耗運算放大器的內(nèi)部功耗非常大.隨著連接溫度的改變,OPA452和OPA453的所有配置可能會有所改變.如果儀器內(nèi)部不受熱阻限制,那么連接溫度和環(huán)境溫度就會是相同的.然而在實際操作中,儀器本身會產(chǎn)生自熱,連接溫度也會比環(huán)境溫度高很多.我們可以通過下面的運算來確定出連接溫度,并把它

12、作為環(huán)境溫度和應(yīng)用條件的一個參考常數(shù).假設(shè)線路配置中采用了OPA452,其負載為600,輸出電壓為20V,電源在40V之間,環(huán)境溫度(Ta)為40, ja(熱阻)加上散熱為30/W.那么:我們首先算出運算放大器的靜態(tài)加熱值:PD(內(nèi)部功耗)=IQ(靜態(tài)輸入)XVS(電源電壓)=6mAx80V=480mW然后算出輸出電流:IO=VO/RL=20V/600=33.33mA輸出電流=輸出電壓/負載電阻=20V/600=33.33mA再算出放大器輸出晶體管內(nèi)的功耗:PD(輸出級功耗)=IOX(VS-VO)=33.3mAx(40-20)=667mWPD(輸出級功耗)=輸出電流X(電源電壓-輸出電壓)=

13、33.3mAx(40-20)=667mWPD(總功耗)= PD(內(nèi)部功耗)+ PD(輸出級功耗)=480Mw=667Mw=1147mW最后算出連接溫度:TJ=TA+PDXja即:連接溫度(TJ)=40+1147mW X 30/W=74.4在這里:VO=輸出電壓VS=電源電壓IO=輸出電流RL=負載電阻TJ=連接溫度TA=環(huán)境溫度ja=熱抗安全工作區(qū):這里所說的安全工作區(qū)(SOA曲線,圖3)是指電壓和電流所允許的變化幅度.當輸出晶體管的電壓(VS-VO)上升的時候,安全輸出電流則降低,有關(guān)安全工作區(qū)的詳細說明,請參照”應(yīng)用報告”SBOA022.安全工作區(qū)對輸出短路有嚴格的要求,接地短路不僅使晶體

14、管中的電源電壓達到飽和,還能產(chǎn)生125mA的輸出電流.在40V電源應(yīng)用范圍內(nèi),接地短路會產(chǎn)生10W的內(nèi)部功耗,這個數(shù)值遠遠大于實際的散熱值,因此不做推薦.如果儀器必須在這個范圍內(nèi)進行操作,那最好還是配用散熱功能.散熱:OPA452或OPA453在操作時產(chǎn)生的功耗會帶來連接溫度的升高,為了運行穩(wěn)定,連接溫度應(yīng)限制到+125.多數(shù)情況下,儀器需要散熱以確保溫度不會超出連接溫度的最大值,總的來說,散熱取決于功耗和環(huán)境情況.出于散熱目的,DDPAK的封裝方式是直接焊到電路板的銅區(qū),在加熱銅區(qū)溫度的同時提高散熱度.圖4是熱抗與電路板銅區(qū)的對比參照圖視情況而定,有時候儀器的運行還需要附加散熱.美國愛美達公

15、司(Aavid Thermal Products)采用獨特設(shè)計生產(chǎn)的表面貼裝散熱片可以和上述配置同時配套使用.有關(guān)愛美達公司的詳情,請登陸網(wǎng)站,以獲取更多信息.圖4. 熱抗與線路板銅區(qū)的對比參照圖電容負載:針對增益,負載以及工作條件,OPA452和OPA453對其動態(tài)特性做了優(yōu)化設(shè)計.低閉環(huán)增益及電容負載的組合在降低相位率的同時,還可能帶來增益峰化或振蕩.如圖5所示,工作電路使用電容負載來保持相位率.圖6展示的是,工作電路的小信號階躍反應(yīng)情況.有關(guān)該方面的具體介紹,請登陸,參照”應(yīng)用報告”SBOA015,以獲取更多相關(guān)信息.圖5.大電容負載的驅(qū)動圖圖6. 工作電路的小信號階躍反應(yīng)圖增加輸出電流

16、:如果50mA的輸出電流在使用中不能驅(qū)動所需負載,我們可以以并聯(lián)的方式再加2個或更多的OPA452或OPA453. 如圖7所示,運算放大器A1為主運算放大器,運算放大器A2為輔助放大器,在這里用做單位增益緩沖器.同樣,我們也可使用外面的輸出晶體管來增加輸出電流.圖8中的工作電路可提供輸出電流達到1A.德洲儀器公司針對高輸出電流驅(qū)動,可編程電流限制,以及輸出阻斷還開發(fā)了OPA547,OPA548,OPA549系列運算放大器.圖7.加裝并聯(lián)放大器來提高輸出電流圖8.外配的輸出晶體管提高輸出電流(達到1Amp)輸入保護:OPA452和OPA453內(nèi)設(shè)箝位二極管,在電壓超出供電軌的情況下,使用箝位二極

17、管來保護輸入電流,但輸入電流必須限制在5mA.雖然有些時候,我們會加一個外置的系列電阻對輸入電流進行保護.但因很多輸入信號本身采用限流的方式,所以沒必要再多加限制電阻.畢竟一系列的大電阻和輸入電容的連接會影響儀器運行的穩(wěn)定性.用低增益使用OPA453雖然OPA453的構(gòu)造設(shè)計是針對5或更大的信號增益,但我們在倒相配置中,在使用外部補償?shù)耐瑫r,還可使用它的高壓擺率以及低增益,該技術(shù)保留了OPA453在低頻狀態(tài)下的低噪聲特性,OPA453在使用時,其高頻噪聲可能會有小的增加.為保證儀器的穩(wěn)定運行,在發(fā)出二次低頻響應(yīng)的同時,該技術(shù)對回路增益進行整形.假設(shè)噪聲增益(非倒相信號增益)及低頻噪聲增益(NG

18、1)由電阻率設(shè)定, 高頻噪聲增益(NG2)及過度頻率由電容率設(shè)定,如果該噪聲增益值(該數(shù)值可通過NG2=1+CS/CF來算出)大于運算放大器所建議的最小穩(wěn)定增益,并且該噪聲增益極(通過1/RFCF設(shè)定)能夠正確擺放,那么就會產(chǎn)生二次低頻響應(yīng)要想算出CS和CF的值,就必須首先解決兩個參數(shù)和三個方程,第一, 高頻噪聲增益的系數(shù)必須比OPA453的最小穩(wěn)定增益大,第二,用信號增益(G=-1)確定低頻噪聲增益(NG1=1+RF/RG),用這兩個增益,就能算出OPA453的增益帶寬積,與此同時,再找出低頻響應(yīng)值,(Q=0.707),那么補償電路的基本頻率值就能算出來了.圖9中的F_3dB大約為180KH

19、Z,這個數(shù)值比想象的要低(注:用NG1除以GBP得到的數(shù)值要比這個大).在提供符合標準的輸出壓擺率的同時,補償網(wǎng)絡(luò)把帶寬控制到低值.在頻率低于NG1/Z0的情況下,由于回路增益的上升,可能造成失真運做.在NG1=2,NG2=10(無寄生調(diào)整)情況下,我們可算出圖10中的電容值.用實際負載值,通過檢查小信號階躍響應(yīng)來改善實際的電路值.圖9是OPA453在負載等于1000pF,G=-1狀態(tài)下的小信號階躍反應(yīng)圖.該電路不會產(chǎn)生波動反應(yīng),如果拿掉CS和CF,電路運轉(zhuǎn)就會不穩(wěn)定.圖9 在G=-1的情況下,OPA453的補償圖圖10. 小信號階躍響應(yīng)包裝材料信息:帶,卷信息A0設(shè)計接納元件寬度的尺寸B0設(shè)

20、計接納元件長度的尺寸K0設(shè)計接納元件厚度的尺寸W定義裝料帶的總寬度的尺寸P1定義相鄰凹坑中心之間的間差儀器包裝類型包裝設(shè)計引腳SPQ卷的直徑 (mm)卷的寬度W1(mm)A0(mm)B0(mm)K0(mm)P1(mm)W(mm)引腳象限OPA452FA/500DDPAKKTW7500330.024.410.615.64.916.024.0Q2OPA452FAKTWTDDPAKKTW750330.024.410.615.64.916.024.0Q2OPA453FAKTWTDDPAKKTW750330.024.410.615.64.916.024.0Q2所有尺寸為標準中規(guī)定的名義尺寸儀器包裝類型包

21、裝設(shè)計引腳SPQ長度寬度高度民主OPA452FA/500DDPAKKTW7500346.0346.041.0OPA452FAKTWTDDPAK KTW7500346.0346.041.0OPA453FAKTWTDDPAKKTW7500375.0346.057.0所有尺寸為標準中規(guī)定的名義尺寸包裝選項補充/包裝信息:可訂貨儀器 狀態(tài) 包裝類型 包裝設(shè)計 引腳 包裝數(shù)量 環(huán)保計劃 鉛/焊球涂層 MSL等級/ 回流焊峰OPA452FA 良品已呆滯 DDPAK KTW 7 TBD 致電TI 致電TIOPA452FA/500 活動規(guī)定 DDPAK KTW 7 500 GREEN(ROHS&無Sb/Br)

22、 CU SN Level-3-245c-168HROPA452FA/500G3 活動 DDPAK KTW 7 500 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN Level-3-245c-168HROPA452FAKTWT 活動 DDPAK KTW 7 50 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN Level-3-245c-168HROPA452FAKTWTG3活動 DDPAK KTW 7 50 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN Level-3-245c-168HROPA452TA 活動 TO-220 KC 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU

23、SN N/A for Pkg TypeOPA452TA-1 活動 TO-220 KVT 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA452TA-1G3 活動 TO-220 KVT 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA452TAG3 活動 TO-220 KC 7 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA453FA 良品已呆滯 DDPAK KTW 7 50 GREEN(ROHS&無Sb/Br) 致電TI 致電TIOPA453FAKTWT

24、 活動 DDPAK KTW 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN Level-3-220c-168HROPA453TA 活動 TO-220 KC 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA453TA-1 活動 TO-220 KVT 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA453TA-1G3 活動 TO-220 KVT 7 49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg TypeOPA453TAG3 活動 TO-220 KC 7

25、49 GREEN(ROHS&無Sb/Br) CU SN N/A for Pkg Type產(chǎn)品的市場情況定義如下:ACTIVE:建議采用新型的產(chǎn)品LIFEBUY:停產(chǎn)產(chǎn)品,終生不再生產(chǎn)的產(chǎn)品NRND:不建議采用新產(chǎn)品,為支持現(xiàn)有客戶而生產(chǎn)的產(chǎn)品PREVIEW:產(chǎn)品已經(jīng)公布,但還沒有生產(chǎn),有(沒有)樣品OBSOLETE:儀器已經(jīng)停止生產(chǎn)Eco-Plan:環(huán)保計劃,計劃分類:無鉛(ROHS),無鉛(ROHS,豁免),綠色(ROHS&無Sb/Br)RoHS是歐盟一個測試認證。是對電子原材料及元件進行歐盟RoHS禁用化學物質(zhì)的測試與驗證服務(wù)。針對的產(chǎn)品和對象有重金屬 ,機溴化合物（阻燃劑）,機氯化合物,無機元素,有機錫化合物,其他等。請登陸查詢最新信息以及其它產(chǎn)品介紹.Pb-Free(ROHS,豁免):無鉛(ROHS,豁免):這里的豁免指的是1)以鉛為基底的用在壓模和包裝之間的覆晶焊錫凸塊.或2)以鉛為基低的用在壓模和鉛框間的粘結(jié)劑GREEN(ROHS&無Sb/Br):綠色(ROHS&無Sb/Br):德洲儀器公司把綠色定義為無鉛(ROHS,兼容的),無溴(Br),以銻(Sb)為基底的阻燃劑MSL:濕度敏感性,采用JEDEC工業(yè)標準劃分.PEAK SOLDER TEMPERATURE:回焊溫度 重要聲明德州儀器(TI)及其下屬子公司有權(quán)在不事先通知的情況下，隨時對所提供的產(chǎn)品