OP113/OP213/OP413：高性能單電源運(yùn)算放大器的卓越之選

在電子工程領(lǐng)域，運(yùn)算放大器作為一種基礎(chǔ)且關(guān)鍵的器件，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的表現(xiàn)。今天，我們要深入探討的是Analog Devices推出的OP113/OP213/OP413系列單電源運(yùn)算放大器，它以其出色的低噪聲、低漂移特性，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出強(qiáng)大的競爭力。

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產(chǎn)品特性

電源靈活性

OP113/OP213/OP413支持單電源或雙電源供電，單電源供電范圍為4V至36V，這使得它能夠適應(yīng)各種不同的電源系統(tǒng)，無論是5V還是12V的單電源系統(tǒng)，亦或是±15V的雙電源系統(tǒng)，都能穩(wěn)定工作。這種電源的靈活性為工程師在設(shè)計(jì)電路時(shí)提供了更多的選擇。

低噪聲與低漂移

低噪聲是該系列放大器的一大亮點(diǎn)，在1kHz時(shí)噪聲密度僅為4.7nV/√Hz，0.1Hz至10Hz頻段的噪聲為120nV p-p。如此低的噪聲水平，使得它在對噪聲要求極高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，如數(shù)字秤、多媒體等領(lǐng)域。同時(shí)，其極低的漂移特性也令人矚目，輸入失調(diào)電壓漂移保證小于0.8μV/°C，能夠有效減少因溫度變化而帶來的誤差，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。

寬頻帶與高增益

該系列放大器具有3.4MHz的典型增益帶寬積，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用對帶寬的要求。同時(shí)，它是單位增益穩(wěn)定的，并且壓擺率超過1V/μs，能夠快速響應(yīng)輸入信號的變化，保證信號的準(zhǔn)確放大。

輸出特性優(yōu)越

其輸出電壓擺幅能夠接近電源軌，包括負(fù)電源和正電源的1V以內(nèi)，這使得在單電源應(yīng)用中能夠獲得更大的信號擺幅，提高系統(tǒng)的動態(tài)范圍。輸出還能夠在整個(gè)范圍內(nèi)吸收和提供電流，并且在600Ω負(fù)載下有明確的規(guī)格，能夠驅(qū)動不同類型的負(fù)載。

應(yīng)用領(lǐng)域

測量與傳感

在數(shù)字秤、應(yīng)變計(jì)等測量領(lǐng)域，OP113/OP213/OP413的低噪聲和低漂移特性能夠確保測量的高精度。在溫度傳感器放大器中，它能夠有效減少溫度變化對測量結(jié)果的影響，提高溫度測量的準(zhǔn)確性。

多媒體與音頻

在多媒體系統(tǒng)中，如立體聲DAC音頻再現(xiàn)或聲音合成應(yīng)用，其低噪聲和單電源供電能力能夠很好地滿足需求，保證音頻信號的高質(zhì)量傳輸和處理。同時(shí)，在低噪聲麥克風(fēng)放大器中，也能夠有效減少噪聲干擾，提高音頻的清晰度。

電池供電設(shè)備

對于電池供電的儀器設(shè)備，如便攜式測量儀器等，該系列放大器的低功耗特性能夠延長電池的使用壽命，同時(shí)其單電源供電能力也與電池供電系統(tǒng)相匹配，為電池供電設(shè)備提供了可靠的信號放大解決方案。

技術(shù)細(xì)節(jié)

輸入特性

輸入失調(diào)電壓在不同溫度和電源條件下都有明確的規(guī)格。例如，在±15V電源、25°C時(shí)，失調(diào)電壓保證值在75μV至225μV之間；在-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，失調(diào)電壓也有相應(yīng)的保證值。輸入電壓范圍能夠覆蓋負(fù)電源到正電源的1V以內(nèi)，共模抑制比在-15V至+14V的共模電壓范圍內(nèi)可達(dá)100dB至116dB，能夠有效抑制共模信號的干擾。

輸出特性

輸出電壓擺幅在不同負(fù)載和溫度條件下也有詳細(xì)的規(guī)格。例如，在RL = 2kΩ時(shí)，輸出電壓擺幅高可達(dá)13.9V至14V，輸出電壓擺幅低在-14.5V左右。短路電流限制為±40mA，能夠保護(hù)放大器在短路情況下不被損壞。

電源特性

電源抑制比在不同電源電壓和溫度條件下表現(xiàn)良好，在Vout = 0V、RL = ∞、Vs = ±18V、-40°C至+85°C溫度范圍內(nèi)，電源抑制比可達(dá)97dB至103dB，能夠有效減少電源波動對輸出信號的影響。每個(gè)放大器的電源電流在不同電源條件下也有明確的規(guī)格，在±15V電源時(shí)，電源電流約為3.8mA。

典型性能曲線

文檔中給出了豐富的典型性能曲線，包括輸入失調(diào)電壓分布、溫度漂移分布、輸入偏置電流與溫度的關(guān)系、輸出擺幅與溫度和負(fù)載的關(guān)系、開環(huán)增益與溫度和頻率的關(guān)系等。這些曲線能夠幫助工程師更好地了解放大器在不同條件下的性能表現(xiàn)，從而在設(shè)計(jì)電路時(shí)做出更合理的選擇。

應(yīng)用電路

高精度工業(yè)稱重傳感器放大器

通過合理的電路設(shè)計(jì)，OP113/OP213/OP413能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的工業(yè)稱重傳感器放大。其低噪聲特性能夠有效提高信號分辨率，減少非線性誤差，同時(shí)通過調(diào)整電路參數(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對共模信號的有效抑制。

低電壓單電源應(yīng)變計(jì)放大器

在單電源供電的情況下，該系列放大器的輸出能夠接近電源軌，結(jié)合其他輔助放大器，如OP295，能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的橋電壓，從而提高應(yīng)變計(jì)的輸出信號，同時(shí)保證在無信號輸入時(shí)也能準(zhǔn)確放大。

高精度線性化RTD溫度計(jì)放大器

通過采用特定的電路結(jié)構(gòu)，如零抑制橋和反饋機(jī)制，能夠?qū)崿F(xiàn)對電阻溫度傳感器（RTD）的線性化處理，提高溫度測量的準(zhǔn)確性。同時(shí)，利用高精度的參考器件，如AD588，能夠保證橋激勵(lì)電壓的穩(wěn)定性。

高精度熱電偶放大器

在熱電偶溫度測量中，OP113/OP213/OP413的低噪聲特性能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的溫度測量，分辨率可達(dá)0.02°C。通過使用廉價(jià)的硅二極管進(jìn)行冷端補(bǔ)償，能夠有效減少冷端誤差，提高測量的準(zhǔn)確性。

超低噪聲單電源儀表放大器

利用該系列放大器可以構(gòu)建超低噪聲的儀表放大器，通過選擇高精度、低漂移的電阻，能夠提高共模抑制比，保證放大器的性能。

其他應(yīng)用電路

還包括假地發(fā)生器、低噪聲電壓參考、立體聲DAC輸出設(shè)置、耳機(jī)放大器、麥克風(fēng)放大器、精密電壓比較器等應(yīng)用電路，這些電路展示了OP113/OP213/OP413在不同領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

注意事項(xiàng)

相位反轉(zhuǎn)保護(hù)

在正常情況下，只要兩個(gè)輸入都在電源范圍內(nèi)，OP113/OP213/OP413能夠有效防止相位反轉(zhuǎn)。但如果存在輸入低于負(fù)電源（單電源時(shí)為地）的可能性，需要在輸入端使用串聯(lián)電阻來限制輸入電流至2mA，以保護(hù)放大器。

OP113失調(diào)調(diào)整

OP113具有外部失調(diào)調(diào)整功能，通過使用10kΩ的電位器連接到引腳1和引腳5，并將滑動端連接到V?（單電源應(yīng)用中為地），可以實(shí)現(xiàn)約±2mV的失調(diào)調(diào)整范圍。在調(diào)整失調(diào)時(shí)，需要注意電位器的溫度系數(shù)，以減少對失調(diào)漂移的影響。

ESD防護(hù)

由于該系列放大器是靜電放電（ESD）敏感器件，盡管具有專利或?qū)Ｓ?a href="http://m.brongaenegriffin.com/tags/保護(hù)電路/" target="_blank">保護(hù)電路，但在高能量ESD情況下仍可能損壞。因此，在操作和使用過程中，需要采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，避免性能下降或功能喪失。

總結(jié)

OP113/OP213/OP413系列單電源運(yùn)算放大器以其出色的性能、廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域和豐富的應(yīng)用電路，為電子工程師提供了一個(gè)可靠的選擇。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮其低噪聲、低漂移、寬頻帶等特性，同時(shí)注意相位反轉(zhuǎn)保護(hù)、失調(diào)調(diào)整和ESD防護(hù)等問題，以實(shí)現(xiàn)高性能、高精度的電路設(shè)計(jì)。你在使用類似放大器時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。