适合工业和医疗应用的首款36V零漂移运算放大器

2011-09-20 20:07:05来源: 互联网

  针对工业医疗等需要高精度运算放大器应用,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。

  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。

  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。

《电子系统设计》

  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。

关键字:适合  工业  医疗  应用

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2011/0920/article_2377.html
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