适合工业和医疗应用的首款36V零漂移运放

只看该作者 · 2011-11-29 12:46

针对工业和医疗等需要高精度运算放大器的应用，德州仪器(TI)日前推出业界首款零漂移 36V运算放大器。这款双通道的OPA2188与同类竞争产品相比，可在相同功耗下将失调电压漂移改善4倍，初始失调电压改善60%，带宽提高1倍。OPA2188可用于对精度要求超高的高、低电压电源应用，如可编程逻辑控制器(桥接放大器、应变仪、热电偶放大器)、电子秤、自动测试设备、医疗仪表等应用。

德州仪器高性能模拟产品业务拓展经理宋浩然表示，OPA2188采用了一种零漂移(Zero-Drift)架构，温漂曲线很小，因此单位温度漂移非常小。而过去采用的Precision Laser-Trimmed架构，虽然其失调电压也不错，但该架构只是在物理结构上变小，温度特性上仍有很大曲线，两种架构在温漂上的差异较大。(图1)

OPA2188的主要特性包括：

具有0.03uV/℃的失调电压漂移，优于同类竞争产品4倍，可减少系统重新校准的需求；

25uV的初次失调电压，优于现有解决方案60%，可实现最高分辨率的传感器测量；

8.8Nv/√Hz的低噪声，支持高精度系统；

可在相同功耗下将带宽提高一倍(475uA下提供2MHz带宽)，适用于更高准确度的便携式医疗应用；

输入共模范围从负轨扩展到正轨1.5V内，不但可节省其它电路系统，而且还支持5V单电源工作；

低成本。

只看该作者 · 2011-11-29 12:47

首先来看噪声性能，非零漂移架构通常会有一个噪声降低曲线，低频噪声较高。零漂移架构运算放大器的优势是在低频情况下，相比普通运放可大幅降低噪声(图2)。“OPA2188把低频噪声拉平了，所以噪声较低。”宋浩然指出。

OPA2188是一种斩波放大器。过去的非零温漂架构完全依靠放大器的物理匹配来调整失调电压，当失调电压为零的时候是完全匹配的。而斩波切换的过程模糊了正负端的概念，最终结果是正端和负端完全一样。因此，零温漂架构的失调电压仅为20uV左右，而像Laser-Trimmed这种纯粹靠物理修正的运放其失调电压大约为50~60uV。

这款产品减少了系统重新校准的需求，宋浩然强调，通常失调电压是需要校准的，但校准会增加额外的电路，带来很多麻烦。失调电压越小，系统的精度越高，由于OPA2188的失调电压足够小，省掉了校准电路，因此电路成本和人工费用可以得到有效降低。

只看该作者 · 2011-11-29 12:47

OPA2188 还具有消除信号衰减的功能(图2)。它可以支持36V的供电电压，而现在一般使用的电源大都是±15V，因此在这类系统中工作是安全的。例如，如果输入为±10V信号，则用OPA2188可以直接做信号处理，但采用5V运放处理该信号的时候，必需先对信号进行衰减，然后才能处理。信号衰减4倍后，信噪比将丢失4倍，前端信号处理造成了信噪比丢失。高压运放的优势是不需要进行信号衰减，从而保证了一定的信噪比。医疗和工业应用中通常都是采用±10V的信号，以保证信噪比和采样精度够高，因此非常适合采用这款高压运放。

噪声低、失调电压小、功耗和带宽比佳的优势使得该产品对于信号小、需要高精度运放的情况是一个合适的选择，它可以支持4V~36V的供电范围。此外，TI的 36V高压CMOS工艺HPA07HV支持了这种产品的开发。OPA2188采用3毫米×5毫米MSOP封装或5毫米×6毫米SOIC封装，现已开始供货。

TI还提供种类繁多的工具与支持加速采用 OPA2188 的开发，其中包括：

通用评估板 (EVM)，可通过简单快速地搭建众多不同电路来简化评估。该 EVM 现已开始供货；

SPICE 模拟仿真程序 TINA-TI 9.1 中提供的参考设计与 SPICE 模型。

支持分析、应用与计算实用程序的软件，包括模拟滤波器设计工具、FilterPro，以及针对分贝、频率/波长与运算放大器增益级的计算器。

只看该作者 · 2011-11-29 13:24

好好学习了这些知识，在工业和医疗行业还是有很强的实用价值

适合工业和医疗应用的首款36V零漂移运放

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