適合工業(yè)和醫(yī)療應用的首款36V零漂移運算放大器
針對工業(yè)和醫(yī)療等需要高精度運算放大器的應用,德州儀器(TI)日前推出業(yè)界首款零漂移 36V運算放大器。這款雙通道的OPA2188與同類競爭產品相比,可在相同功耗下將失調電壓漂移改善4倍,初始失調電壓改善60%,帶寬提高1倍。OPA2188可用于對精度要求超高的高、低電壓電源應用,如可編程邏輯控制器(橋接放大器、應變儀、熱電偶放大器)、電子秤、自動測試設備、醫(yī)療儀表等應用。
德州儀器高性能模擬產品業(yè)務拓展經理宋浩然表示,OPA2188采用了一種零漂移(Zero-Drift)架構,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,雖然其失調電壓也不錯,但該架構只是在物理結構上變小,溫度特性上仍有很大曲線,兩種架構在溫漂上的差異較大。(圖1)
OPA2188的主要特性包括:
具有0.03uV/℃的失調電壓漂移,優(yōu)于同類競爭產品4倍,可減少系統(tǒng)重新校準的需求;
25uV的初次失調電壓,優(yōu)于現有解決方案60%,可實現最高分辨率的傳感器測量;
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),適用于更高準確度的便攜式醫(yī)療應用;
輸入共模范圍從負軌擴展到正軌1.5V內,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,非零漂移架構通常會有一個噪聲降低曲線,低頻噪聲較高。零漂移架構運算放大器的優(yōu)勢是在低頻情況下,相比普通運放可大幅降低噪聲(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完全依靠放大器的物理匹配來調整失調電壓,當失調電壓為零的時候是完全匹配的。而斬波切換的過程模糊了正負端的概念,最終結果是正端和負端完全一樣。因此,零溫漂架構的失調電壓僅為20uV左右,而像Laser-Trimmed這種純粹靠物理修正的運放其失調電壓大約為50~60uV。
這款產品減少了系統(tǒng)重新校準的需求,宋浩然強調,通常失調電壓是需要校準的,但校準會增加額外的電路,帶來很多麻煩。失調電壓越小,系統(tǒng)的精度越高,由于OPA2188的失調電壓足夠小,省掉了校準電路,因此電路成本和人工費用可以得到有效降低。
OPA2188還具有消除信號衰減的功能(圖2)。它可以支持36V的供電電壓,而現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,則用OPA2188可以直接做信號處理,但采用5V運放處理該信號的時候,必需先對信號進行衰減,然后才能處理。信號衰減4倍后,信噪比將丟失4倍,前端信號處理造成了信噪比丟失。高壓運放的優(yōu)勢是不需要進行信號衰減,從而保證了一定的信噪比。醫(yī)療和工業(yè)應用中通常都是采用±10V的信號,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放。
噪聲低、失調電壓小、功耗和帶寬比佳的優(yōu)勢使得該產品對于信號小、需要高精度運放的情況是一個合適的選擇,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:
通用評估板 (EVM),可通過簡單快速地搭建眾多不同電路來簡化評估。該 EVM 現已開始供貨;
SPICE 模擬仿真程序 TINA-TI 9.1 中提供的參考設計與 SPICE 模型。
支持分析、應用與計算實用程序的軟件,包括模擬濾波器設計工具、FilterPro,以及針對分貝、頻率/波長與運算放大器增益級的計算器。
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