特征

單電源或雙電源操作

低噪聲：4.7 nV/√Hz@1 kHz

寬帶：3.4MHz

低失調電壓：100μV

極低漂移：0.2μV/°C

單位增益穩定

無相位反轉

應用

數字秤

多媒體

應變計

電池供電儀表

溫度傳感器放大器

一般說明

OPx13系列單電源運算放大器具有低噪聲和漂移的特點。它是為具有內部校準功能的系統設計的。通常，這些基于處理器的系統能夠校準偏移和增益校正，但不能校正溫度漂移和噪聲。針對這些參數進行了優化，OPx13系列可用于利用優越的模擬性能和數字校正。許多使用內部校準的系統使用單極電源，通常為5 V或12 V。OPx13系列設計用于從4 V到36 V的單電源工作，并保持其低噪音和精度性能。

OPx13系列是單位增益穩定的，具有3.4兆赫的典型增益帶寬乘積。轉換速率超過1 V/μs。噪聲密度非常低，為4.7 nV/√Hz，0.1 Hz至10 Hz頻帶內的噪聲為120 nV p-p。保證輸入偏移電壓，并保證偏移漂移小于0.8μV/°C。輸入共模范圍包括負電源，并在整個電源范圍內保持在正電源1 V以內。相反轉保護設計在OPx13系列中，用于超過輸入電壓范圍的情況。輸出電壓波動還包括負電源，并在正極軌道1V范圍內。輸出能夠在其整個范圍內吸收和源電流，并指定600Ω負載。

數字秤和其他應變計應用受益于非常低的噪音和低漂移的OPx13系列。其他應用包括用作模擬-數字（ADC）和數字-模擬（DAC）sigma-delta轉換器的緩沖器或放大器。通常這些轉換器具有高分辨率，需要最低噪聲放大器來充分利用其潛力。許多這樣的轉換器在單電源或低電源電壓系統中工作，獲得可能的更大的信號擺幅可以提高系統性能。

OPx13系列專用于在XIND擴展的工業溫度范圍內（–40°C到+85°C）的單5 V和雙±15 V操作。它們有PDIP和SOIC表面安裝封裝。

引腳配置

典型性能特征

應用

OP113、OP213和OP413構成了一個新的高性能放大器系列，在標準雙電源配置中具有精確性能，更重要的是，當使用單電源時，保持精確性能。除了精確的直流規格，它是最低噪音的單電源放大器，只有4.7 nV/√Hz的典型噪聲密度。

由于輸出信號的動態范圍普遍減小，單電源應用有特殊要求。與電源為±12 V或±15 V的雙電源應用相比，單電源應用通常在5 V或12 V的電壓下運行。這會減少輸出波動。如果雙電源應用通常具有20 V的信號輸出擺幅，則單電源應用最多限于電源范圍，更常見的是，低于電源幾伏。為了獲得最大的擺動，單電源輸出級的擺動必須比雙電源應用中的擺動更靠近電源軌。

OPx13系列有一個新的專利輸出級，允許輸出擺動更接近地面，或負電源，比以前的雙極輸出級。以前的運算放大器的輸出可以在單電源應用中擺動到大約10毫伏的負電源范圍內。然而，OPx13系列在輸出級結合了雙極和CMOS器件，使其能夠在幾百μV的接地范圍內擺動。

在降低電源電壓的情況下工作時，輸入范圍也會減小。信號范圍的減小會導致任何給定放大器的信噪比降低。只有兩種方法可以改善這一點：增加信號范圍或減少噪聲。OPx13系列處理這兩個參數。輸入信號范圍從負電源到整個電源范圍內正極電源的1V范圍內。競爭部件的輸入范圍比此范圍小0.5 V到5 V。在OPx13系列中，噪聲也得到了優化。在4.7nV/√Hz時，噪聲小于競爭設備的四分之一。

相位反轉

只要兩個輸入都在電源范圍內，OPx13系列就可以防止相位反轉。但是，如果有一個輸入可能低于負電源（或在單電源情況下接地），則應使用串聯電阻器保護輸入，以將輸入電流限制在2 mA。

OP113偏移調整

OP113具有使用行業標準配置進行外部偏移調整的功能。針腳1和針腳5與總電阻為10 kΩ的電位計一起使用，將雨刮器連接到V−（或在單電源應用中接地）。使用此配置，總調整范圍約為±2 mV。

將偏移調整為0對偏移偏移的影響最小（假設電位計的溫度系數小于1000 ppm/°C）。然而，遠離0的調節（與所有雙極放大器一樣）導致每毫伏感應偏移的TCVOS約為3.3μV/°C。

因此，一般不建議使用該微調來補償來自OP113外部的系統誤差。OP113的初始偏移量足夠低，幾乎不需要外部微調，但如有必要，2 mV微調范圍可能有些過大。將微調電位計減小到2kΩ值，可獲得更合理的±400μV范圍。

應用電路

一種高精度工業稱重傳感器放大電路

OPx13系列是一個出色的放大器，用于調節稱重傳感器電橋。它的低噪聲大大提高了信號的分辨率，允許稱重傳感器在較小的輸出范圍內工作，從而降低了其非線性。圖41顯示了OPx13系列的一半，用于產生非常穩定的10V橋激勵電壓，而第二個放大器提供了差分增益。R4應該調整為最大共模抑制。

低壓單電源應變計放大器

OPx13系列的真正零擺幅能力允許圖42中的放大器精確地放大應變計電橋，即使在沒有信號輸入的情況下，由單個5V電源供電。一個穩定的4伏橋電壓是可能的軌到軌OP295放大器，其輸出可以擺動到任何一個軌毫伏以內。這種高電壓擺幅大大增加了電橋輸出信號，而電橋輸入沒有相應增加。

高精度線性化電阻溫度計放大器

零抑制電橋有助于電阻溫度器件（RTD）的簡單線性化，將少量的輸出信號反饋給RTD。在圖43中，電橋的左腿由放大器A1伺服至虛擬接地電壓，而電橋的右腿由放大器A2伺服至0 V。這消除了放大器中共模電壓變化引起的任何誤差。三線制電阻式溫度檢測器用于平衡電橋兩端的線電阻，從而減少溫度失配誤差。5V電橋勵磁源于極穩定的AD588參考裝置，具有1.5ppm/°C漂移性能。

RTD的線性化是通過將一小部分輸出電壓以電流的形式反饋給RTD來完成的。只要有適當的正反饋量，放大器輸出將與電阻溫度檢測器的溫度成線性比例。

為了校準電路，首先將電阻式溫度檢測器浸入0°C的冰浴中，或用精確的100Ω電阻器代替電阻式溫度檢測器。將零點調整電位計調整為0 V輸出，然后將R9線性調整電位計設置到其調節范圍的中間。用280.9Ω電阻器（相當于500°C）代替電阻式溫度檢測器（RTD），并將滿標度調整電位計調整至滿標度電壓5V。

為了校準非線性，用194.07Ω電阻器（相當于250°C）代替RTD，然后調整線性調節電位計，使其輸出為2.5V。檢查并根據需要重新調整滿標度和半標度。

一旦校準，放大器輸出10 mV/°C溫度系數，在−150°C到+500°C的RTD測量范圍內，精度優于±0.5°C。實際上，放大器可以校準到更高的溫度范圍，最高可達850°C。

高精度熱電偶放大器

圖44所示為熱補償型熱電偶放大器。OPx13系列采用12 V單電源供電，其低噪音使溫度測量在0°C至1000°C范圍內的分辨率優于0.02°C。采用廉價的硅二極管作為測溫元件，對冷端誤差進行了修正。它應盡可能靠近兩個終端接頭。鋁塊可以作為等溫系統。

當熱電偶測量頭浸入0°C冰浴中時，應將R6調整為0 V輸出。校準時，確保首先調整R6，使輸出先朝正方向擺動。然后向負方向后退，直到輸出停止變化。

一種超低噪聲、單電源儀表放大器

極低噪聲儀表放大器可以使用OPx13系列制造。圖45顯示了這樣一個由單一電源供電的放大器。電阻器R1至R5應為高精度和低漂移型，以最大限度地提高CMRR性能。盡管這兩個輸入可以在0 V下工作，但−100配置的增益將放大器輸入共模電壓限制為0.33 V。

電源分路器電路

OPx13系列具有優良的頻率響應特性，使其成為理想的偽接地基準發生器，如圖46所示。OPx13系列用作電壓跟隨器緩沖器。此外，它還驅動一個大電容器，作為儲能器，最大限度地減少瞬時負載變化，以及高頻低阻抗輸出設備。該電路易于提供25ma負載電流，具有良好的穩定特性。

低噪聲基準電壓

很少有參考設備結合低噪音和高輸出驅動能力。圖47顯示了用作雙極有源濾波器的OPx13系列，其頻帶限制了2.5V參考電壓的噪聲。總噪聲測量值為3μV p-p。

僅5 V立體聲DAC用于多媒體

OPx13系列的低噪聲和單電源能力非常適合立體聲DAC音頻復制或聲音合成應用，如多媒體系統。圖48顯示了一個18位立體聲DAC輸出設置，它由單個5 V電源供電。低噪聲保持了AD1868的18位動態范圍。對于在雙電源上工作的DAC，OPx13系列也可以從相同的電源供電。

低壓耳機放大器

圖49顯示了AD1849 16位SOUNDPORT®立體聲編解碼器設備的立體聲耳機輸出放大器。偽參考電壓來自于AD1849內部產生的共模電壓，因此為耳機輸出放大器提供了方便的偏置。

多媒體低噪聲麥克風放大器

OPx13系列非常適合作為低壓音頻應用的低噪聲麥克風前置放大器。圖50顯示AD1849 16位SOUNDPORT立體聲編解碼器芯片的增益為100立體聲前置放大器。共模輸出緩沖器用作麥克風的幻像電源驅動器。

精密電壓比較器

利用其PNP輸入和0V共模能力，OPx13系列可以制作有用的電壓比較器。與IC比較器相比，在速度上只有輕微的損失。然而，它的顯著優點是它的電壓精度。例如，VOS可以是幾百微伏或更少，與CMRR和PSRR超過100分貝相結合，同時使用5伏電源工作。像111/311系列這樣的標準比較器在5V電壓下工作，但不能在地面共模，也不能在3mV以下偏移。事實上，沒有一種商用單電源比較器的V小于200μV。

圖51顯示了OPx13系列在開環運行時對10 mV過驅動信號的響應。頂部軌跡顯示輸出上升沿有15μs的傳播延遲，而底部軌跡顯示輸出下降沿有7μs的延遲。這種交流響應在許多應用中是可以接受的。

低噪聲和250μV（最大）偏置電壓提高了這種比較器的整體直流精度。請注意，即使輸入擺動到地面以下-0.3V，也可以進行過零檢測器和類似的地面參考比較。

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