OP777/OP727/OP747：精密單電源運算放大器的卓越之選

在電子電路設(shè)計中，運算放大器是一種極為關(guān)鍵的基礎(chǔ)元件，其性能的優(yōu)劣直接影響到整個電路的工作效果。今天我們要詳細(xì)探討的是 Analog Devices 公司推出的 OP777/OP727/OP747 系列精密單電源運算放大器，這些放大器在諸多方面展現(xiàn)出了出色的性能，能夠滿足不同應(yīng)用場景的需求。

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一、產(chǎn)品概述

OP777、OP727 和 OP747 分別為單、雙和四通道軌到軌輸出單電源放大器，具備微功耗運行和軌到軌輸出范圍的特性。相較于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 OP07（±15 V 電源），它們的性能得到了顯著提升，并且還擁有單電源運行至 3.0 V 的優(yōu)勢，封裝尺寸也更小。此外，這些放大器的輸出在超過 500 pF 的容性負(fù)載下能保持穩(wěn)定，在 5 V 電源下每個放大器的電源電流小于 300 μA。其輸入采用 500 Ω 串聯(lián)電阻進(jìn)行保護(hù)，允許輸入信號電平比正電源高幾伏而不會出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)。

二、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

特性

1. 低失調(diào)電壓：OP777 的失調(diào)電壓最大為 100 μV，OP727/OP747 在不同溫度范圍內(nèi)失調(diào)電壓也有嚴(yán)格的指標(biāo)限制。

   特性

2. 低失調(diào)電壓：OP777 的失調(diào)電壓最大為 100 μV，OP727/OP747 在不同溫度范圍內(nèi)失調(diào)電壓也有嚴(yán)格的指標(biāo)限制。低失調(diào)電壓意味著放大器在輸入為零時輸出更接近零，能夠減少因失調(diào)電壓引起的誤差，提高電路的精度。在一些對精度要求極高的測量電路中，這一特性就顯得尤為重要。比如在傳感器信號調(diào)理電路中，如果失調(diào)電壓過大，可能會導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差，而 OP777/OP727/OP747 低失調(diào)電壓的特性可以有效避免這種問題。
3. 低輸入偏置電流：最大為 10 nA，能夠降低對輸入信號源的影響。在一些高阻抗輸入的電路中，輸入偏置電流會在輸入電阻上產(chǎn)生電壓降，從而影響放大器的輸入電壓。OP777/OP727/OP747 的低輸入偏置電流特性可以減小這種影響，提高電路的性能。
4. 無相位反轉(zhuǎn)：擁有保護(hù)電路，當(dāng)一個或兩個輸入超出輸入共模電壓范圍時，能有效防止相位反轉(zhuǎn)。在一些控制系統(tǒng)中，如果放大器出現(xiàn)相位反轉(zhuǎn)，可能會導(dǎo)致系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至失控的情況，這是非常危險的。而 OP777/OP727/OP747 無相位反轉(zhuǎn)的特性可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
5. 低電源電流：每個放大器的電源電流最大為 300 μA，適合低功耗應(yīng)用。在如今追求節(jié)能環(huán)保的時代，低功耗設(shè)計是電子設(shè)備的重要發(fā)展趨勢。比如在便攜式設(shè)備中，電源的續(xù)航能力是一個關(guān)鍵因素，OP777/OP727/OP747 的低電源電流特性可以有效降低設(shè)備的功耗，延長電池的使用壽命。

優(yōu)勢

1. 寬電源電壓范圍：支持單電源 3.0 V 至 30 V 以及雙電源 ±1.5 V 至 ±15 V 運行，適應(yīng)性強(qiáng)。這意味著在不同的電源環(huán)境下，工程師都可以選擇使用該系列放大器，而無需擔(dān)心電源兼容性問題。無論是使用電池供電的便攜式設(shè)備，還是使用市電供電的儀器儀表，OP777/OP727/OP747 都能穩(wěn)定工作。
2. 軌到軌輸出：輸出能夠接近電源軌，可提供更大的動態(tài)范圍。在一些對輸出信號幅度要求較高的電路中，軌到軌輸出特性可以充分利用電源電壓，輸出更大幅度的信號，提高電路的性能。
3. 容性負(fù)載穩(wěn)定性：輸出在超過 500 pF 的容性負(fù)載下保持穩(wěn)定，無需額外補(bǔ)償。在實際電路設(shè)計中，負(fù)載往往具有一定的容性，而一些放大器在驅(qū)動容性負(fù)載時容易出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況。OP777/OP727/OP747 良好的容性負(fù)載穩(wěn)定性可以簡化電路設(shè)計，減少工程師的設(shè)計工作量。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

這些放大器的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，涵蓋了線路供電和便攜式儀器儀表、遠(yuǎn)程傳感器信號調(diào)理以及精密濾波器等方面。

• 儀器儀表：在各種測量儀器中，如電壓表、電流表、示波器等，需要高精度的信號放大和處理。OP777/OP727/OP747 的低失調(diào)電壓、低噪聲等特性可以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。
• 遠(yuǎn)程傳感器：遠(yuǎn)程傳感器通常需要在惡劣的環(huán)境下工作，并且對功耗有嚴(yán)格的要求。OP777/OP727/OP747 的低功耗和高穩(wěn)定性可以滿足遠(yuǎn)程傳感器的需求，確保傳感器信號能夠準(zhǔn)確地傳輸和處理。
• 精密濾波器：在通信、音頻等領(lǐng)域，精密濾波器起著重要的作用。OP777/OP727/OP747 的高增益帶寬積和良好的頻率響應(yīng)特性可以用于設(shè)計高性能的精密濾波器。

四、電氣特性

輸入特性

輸出特性

電源特性

動態(tài)性能

噪聲性能

五、典型應(yīng)用電路

低側(cè)電流監(jiān)測器

在電源控制電路設(shè)計中，監(jiān)測和限制器件的功率耗散至關(guān)重要。圖 7 所示的 5 V 單電源電流監(jiān)測器就可以應(yīng)用到電壓調(diào)節(jié)器或高電流電源的設(shè)計中。該電路利用了 OP777 共模范圍延伸到地的特性，通過監(jiān)測電源返回端的電流，實現(xiàn)對負(fù)載電流的監(jiān)測。其輸出電壓公式為 (V{OUT }=5 V - (frac{R2}{R1} × R{SENSE} × I{L}))，當(dāng)負(fù)載電流 (I{L}) 增加時，(V_{OUT}) 會相應(yīng)減小。

單電源電橋電路

圖 8 和圖 9 分別展示了單電源和雙電源情況下的電橋電路，這些電路的輸出與電橋的分?jǐn)?shù)偏差呈線性關(guān)系。在一些需要測量微小變化的場合，如壓力傳感器、應(yīng)變片等應(yīng)用中，電橋電路可以將物理量的變化轉(zhuǎn)化為電壓信號的變化，而 OP777/OP727/OP747 的高精度特性可以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

單電源電流源

圖 10 所示的單電源電流源使用了大電阻來維持微功耗運行，通過改變 R2B 電阻可以調(diào)節(jié)輸出電流。其輸出電流公式為 (I{O}=frac{V{S}R{2B}}{R{1}R_{2}})，在一些需要穩(wěn)定電流輸出的場合，如 LED 驅(qū)動、傳感器供電等應(yīng)用中，該電路可以提供穩(wěn)定的電流。

單電源儀表放大器

圖 11 所示的單電源儀表放大器使用了一個 OP727 放大器，通過合理選擇電阻值，可以實現(xiàn)高共模抑制比（CMRR）。其 CMRR 的計算公式為 (CMRR = 20 × log (100/(1 - (R2 × R3)/(R1× R4))))，當(dāng)電阻網(wǎng)絡(luò)的匹配精度達(dá)到 0.1% 時，CMRR 可以達(dá)到 100 dB。在一些需要對差分信號進(jìn)行放大，同時抑制共模干擾的場合，如生物電信號測量、工業(yè)自動化控制等應(yīng)用中，該放大器可以提供高質(zhì)量的信號放大。

六、注意事項

絕對最大額定值

在使用 OP777/OP727/OP747 時，需要注意其絕對最大額定值，如工作溫度范圍為 -40°C 至 +85°C，電源電壓等參數(shù)也有相應(yīng)的限制。超出這些額定值可能會導(dǎo)致器件永久性損壞。

ESD 保護(hù)

該系列放大器是靜電敏感器件，盡管具有專有的 ESD 保護(hù)電路，但高能量靜電放電仍可能導(dǎo)致器件損壞。在操作過程中，應(yīng)采取適當(dāng)?shù)?ESD 預(yù)防措施，如佩戴靜電手環(huán)、使用防靜電工作臺等。

七、總結(jié)

OP777/OP727/OP747 系列精密單電源運算放大器以其卓越的性能、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理想的選擇。在實際設(shè)計中，工程師可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，充分發(fā)揮這些放大器的優(yōu)勢，同時注意相關(guān)的注意事項，以確保電路的穩(wěn)定運行和高性能表現(xiàn)。大家在使用過程中遇到過哪些有趣的應(yīng)用或者問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。