針對(duì)工業(yè)和醫(yī)療等需要高精度運(yùn)算放大器的應(yīng)用，德州儀器(TI)日前推出業(yè)界首款零漂移 36V運(yùn)算放大器。這款雙通道的OPA2188與同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品相比，可在相同功耗下將失調(diào)電壓漂移改善4倍，初始失調(diào)電壓改善60%，帶寬提高1倍。OPA2188可用于對(duì)精度要求超高的高、低電壓電源應(yīng)用，如可編程邏輯控制器(橋接放大器、應(yīng)變儀、熱電偶放大器)、電子秤、自動(dòng)測(cè)試設(shè)備、醫(yī)療儀表等應(yīng)用。
德州儀器高性能模擬產(chǎn)品業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理宋浩然表示，OPA2188采用了一種零漂移(Zero-Drift)架構(gòu)，溫漂曲線很小，因此單位溫度漂移非常小。而過去采用的Precision Laser-Trimmed架構(gòu)，雖然其失調(diào)電壓也不錯(cuò)，但該架構(gòu)只是在物理結(jié)構(gòu)上變小，溫度特性上仍有很大曲線，兩種架構(gòu)在溫漂上的差異較大。(圖1)
OPA2188的主要特性包括：
具有0.03uV/℃的失調(diào)電壓漂移，優(yōu)于同類競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)品4倍，可減少系統(tǒng)重新校準(zhǔn)的需求；
25uV的初次失調(diào)電壓，優(yōu)于現(xiàn)有解決方案60%，可實(shí)現(xiàn)最高分辨率的傳感器測(cè)量；
8.8Nv/√Hz的低噪聲，支持高精度系統(tǒng)；
可在相同功耗下將帶寬提高一倍(475uA下提供2MHz帶寬)，適用于更高準(zhǔn)確度的便攜式醫(yī)療應(yīng)用；
輸入共模范圍從負(fù)軌擴(kuò)展到正軌1.5V內(nèi)，不但可節(jié)省其它電路系統(tǒng)，而且還支持5V單電源工作；
低成本。
首先來看噪聲性能，非零漂移架構(gòu)通常會(huì)有一個(gè)噪聲降低曲線，低頻噪聲較高。零漂移架構(gòu)運(yùn)算放大器的優(yōu)勢(shì)是在低頻情況下，相比普通運(yùn)放可大幅降低噪聲(圖2)。“OPA2188把低頻噪聲拉平了，所以噪聲較低。”宋浩然指出。
OPA2188是一種斬波放大器。過去的非零溫漂架構(gòu)完全依靠放大器的物理匹配來調(diào)整失調(diào)電壓，當(dāng)失調(diào)電壓為零的時(shí)候是完全匹配的。而斬波切換的過程模糊了正負(fù)端的概念，最終結(jié)果是正端和負(fù)端完全一樣。因此，零溫漂架構(gòu)的失調(diào)電壓僅為20uV左右，而像Laser-Trimmed這種純粹靠物理修正的運(yùn)放其失調(diào)電壓大約為50~60uV。
這款產(chǎn)品減少了系統(tǒng)重新校準(zhǔn)的需求，宋浩然強(qiáng)調(diào)，通常失調(diào)電壓是需要校準(zhǔn)的，但校準(zhǔn)會(huì)增加額外的電路，帶來很多麻煩。失調(diào)電壓越小，系統(tǒng)的精度越高，由于OPA2188的失調(diào)電壓足夠小，省掉了校準(zhǔn)電路，因此電路成本和人工費(fèi)用可以得到有效降低。
OPA2188還具有消除信號(hào)衰減的功能(圖2)。它可以支持36V的供電電壓，而現(xiàn)在一般使用的電源大都是±15V，因此在這類系統(tǒng)中工作是安全的。例如，如果輸入為±10V信號(hào)，則用OPA2188可以直接做信號(hào)處理，但采用5V運(yùn)放處理該信號(hào)的時(shí)候，必需先對(duì)信號(hào)進(jìn)行衰減，然后才能處理。信號(hào)衰減4倍后，信噪比將丟失4倍，前端信號(hào)處理造成了信噪比丟失。高壓運(yùn)放的優(yōu)勢(shì)是不需要進(jìn)行信號(hào)衰減，從而保證了一定的信噪比。醫(yī)療和工業(yè)應(yīng)用中通常都是采用±10V的信號(hào)，以保證信噪比和采樣精度夠高，因此非常適合采用這款高壓運(yùn)放。
噪聲低、失調(diào)電壓小、功耗和帶寬比佳的優(yōu)勢(shì)使得該產(chǎn)品對(duì)于信號(hào)小、需要高精度運(yùn)放的情況是一個(gè)合適的選擇，它可以支持4V~36V的供電范圍。此外，TI的36V高壓CMOS工藝HPA07HV支持了這種產(chǎn)品的開發(fā)。OPA2188采用3毫米×5毫米MSOP封裝或5毫米×6毫米SOIC封裝，現(xiàn)已開始供貨。
TI還提供種類繁多的工具與支持加速采用 OPA2188 的開發(fā)，其中包括：
通用評(píng)估板 (EVM)，可通過簡(jiǎn)單快速地搭建眾多不同電路來簡(jiǎn)化評(píng)估。該 EVM 現(xiàn)已開始供貨；
SPICE 模擬仿真程序 TINA-TI 9.1 中提供的參考設(shè)計(jì)與 SPICE 模型。
支持分析、應(yīng)用與計(jì)算實(shí)用程序的軟件，包括模擬濾波器設(shè)計(jì)工具、FilterPro，以及針對(duì)分貝、頻率/波長(zhǎng)與運(yùn)算放大器增益級(jí)的計(jì)算器。 |
