ZHCSBX9E December   2013  – November 2015 OPA192 , OPA2192 , OPA4192

PRODUCTION DATA.  

  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 引脚配置和功能
  6. 6 规格
    1. 6.1  绝对最大额定值
    2. 6.2  ESD 额定值
    3. 6.3  建议的工作条件
    4. 6.4  热性能信息：OPA192
    5. 6.5  热性能信息：OPA2192
    6. 6.6  热性能信息：OPA4192
    7. 6.7  电气特性：VS = ±4V 至 ±18V (VS = +8V 至 +36V)
    8. 6.8  电气特性：VS = ±2.25V 至 ±4V（VS = +4.5V 至 +8V）
    9. 6.9  典型特性
    10. 6.10 典型特性
  7. 7 参数测量信息
    1. 7.1 输入失调电压漂移
  8. 8 详细 说明
    1. 8.1 概述
    2. 8.2 功能框图
    3. 8.3 特性 说明
      1. 8.3.1 输入保护电路
      2. 8.3.2 EMI 抑制
      3. 8.3.3 反相保护
      4. 8.3.4 过热保护
      5. 8.3.5 容性负载和稳定性
      6. 8.3.6 共模电压范围
      7. 8.3.7 电气过载
      8. 8.3.8 过载恢复
    4. 8.4 器件功能模式
  9. 9 应用和实现
    1. 9.1 应用信息
    2. 9.2 典型 应用
      1. 9.2.1 16 位精度多路复用数据采集系统
        1. 9.2.1.1 设计要求
        2. 9.2.1.2 详细设计流程
        3. 9.2.1.3 应用曲线
      2. 9.2.2 输入保护的压摆率限制
      3. 9.2.3 精密参考缓冲区
  10. 10电源相关建议
  11. 11布局
    1. 11.1 布局准则
    2. 11.2 布局示例
  12. 12器件和文档支持
    1. 12.1 器件支持
      1. 12.1.1 开发支持
        1. 12.1.1.1 TINA-TI（免费软件下载）
        2. 12.1.1.2 TI 高精度设计
    2. 12.2 文档支持
      1. 12.2.1 相关文档
    3. 12.3 相关链接
    4. 12.4 社区资源
    5. 12.5 商标
    6. 12.6 静电放电警告
    7. 12.7 Glossary
  13. 13机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

9 应用和实现

NOTE

以下 应用 部分的信息不属于 TI 组件规范，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户应负责确定组件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计是否能够实现，以确保系统功能。

9.1 应用信息

OPAx192 系列提供卓越的直流精度和交流性能。这些器件可以运行在高达 36V 的供电电源，并提供真正的轨至轨输入/输出、超低失调电压、失调电压漂移以及
10MHz 带宽和高容性负载驱动。这些 特性 使 OPAx192 成为一个适用于高压工业应用的强大的高性能运算放大器。

9.2 典型 应用

9.2.1 16 位精度多路复用数据采集系统

Figure 66显示一个 16 位的差分 4 通道多路复用数据采集系统。这在需要低失真和高压差分输入的 工业应用 中是一个典型的示例。电路中使用了 ADS8864，这是一个 16 位的 400 kSPS 逐次逼近式电阻 (SAR) 模数转换器 (ADC)，还使用了一个高精度高压信号调节前端和一个 4 通道差分多路复用器 (mux)。此 TI 高精度设计详细描述了通过使用 OPA192 和 OPA140 来优化精度、高压以及前端驱动电路，并搭配 ADS8864 来实现采集系统卓越的动态性能以及高线性度。

OPA192 OPA2192 OPA4192 ai_tipd151_bos620.gif Figure 66. OPA192 用于 16 位 400kSPS 4 通道多路复用数据采集系统，可实现低失真下的高电压输入

9.2.1.1 设计要求

主要目标是将 16 位 400kSPS 吞吐量的 ADS8864 用于满量程 10kHz 纯正弦波输入，设计一个具有最小失真度的 ±20V 差分 4 通道多路复用数据采集系统。针对这个块设计的设计需求为：

  • 系统电源电压： ±15V
  • ADC 电源电压：3.3V
  • ADC 采样率：400kSPS
  • ADC 参考电压 (REFP)：4.096V
  • 系统输入信号：峰值振幅为 10V，频率 (fIN) 为 10kHz 的高压差分输入信号应用于多路复用器的每个差分输入。

9.2.1.2 详细设计流程

该精密设计的目的是设计一个优化的高电压多路复用数据采集系统，以实现最高系统线性度和快速的稳定时间。总系统框图如Figure 66所示。该电路是一个多通道数据采集信号链，由输入低通滤波器、多路复用器 (mux)、多路复用器输出缓冲器、衰减 SAR ADC 驱动器、多路复用数字计数器和参考驱动器组成。该体系结构允许使用单个 ADC 对多个通道进行快速采样，从而提供低成本的解决方案。为了尽可能提高精密多路复用数据采集系统的性能，有两个主要设计考虑因素，一个是多路复用器输入模拟前端，一个是高压电平转换 SAR ADC 驱动器设计。但是，只有根据 ADC 性能规范精心设计每个模拟电路块，才能得到 16 位分辨率下的最快稳定性能和最低失真系统。此图包含针对每个单独模拟块的最主要的技术规格。

本设计系统地接近每个模拟电路块，以获得满量程输入级电压的 16 位稳定时间，以及每个输入通道上 10kHz 正弦输入信号的线性度。设计的第一步是了解多路复用器极低阻抗输入滤波器设计的要求。了解此要求有助于决定适当的输入滤波器和选择多路复用器，以满足系统稳定要求。下一个重要步骤是设计衰减模拟前端 (AFE)，用于在保持放大器稳定性的同时，将高压输入信号电平转换为低压 ADC 输入。再下一步是设计一个数字接口，以最小的延迟来切换多路复用输入通道。最后的设计挑战是设计一个高精度参考驱动电路，来提供一个具有低偏移、温漂和噪声的 REEP 参考电压。

9.2.1.3 应用曲线

OPA192 OPA2192 OPA4192 ai_linearity_error_bos620.gif Figure 67. 多路复用数据采集块的 ADC 16 位线性误差
OPA192 OPA2192 OPA4192 apps_tipd_logo_bas557.gif
有关分步设计程序、电路原理图、物料清单、PCB 文件、模拟结果和测试结果、请参见 TI 精密设计 TIDU181，最低失真度下，16 位 400kSPS 4 通道多路复用高压输入数据采集系统。

9.2.2 输入保护的压摆率限制

在阀门或马达控制系统中，电压或电流的突变会导致机械损伤。通过控制驱动电路中的电压给定的压摆率，负载电压会以安全的速度上升和下降。对于对称的压摆率 应用 （正压摆率等于负压摆率），一个额外的运算放大器为一个给定的模拟增益电路提供压摆率控制。OPAx192 独特的输入保护、高输出电流以及压摆率使 OPAx192 成为单双通道电源供电的压摆率控制系统的理想运放。Figure 68显示压摆率限制设计中的 OPA192。

OPA192 OPA2192 OPA4192 ai_slew_rate_limiter_bos620.gif Figure 68. 压摆率限制器使用一个运算放大器
OPA192 OPA2192 OPA4192 apps_tipd_logo_bas557.gif
有关分步设计程序、电路原理图、物料清单、PCB 文件、模拟结果和测试结果，请参见 TI 精密设计 TIDU026，压摆率限制器使用一个运算放大器。

9.2.3 精密参考缓冲区

OPAx192 具有 高输出电流驱动能力和低输入失调电压，使该器件成为一个卓越的参考缓冲器，可提供精确的缓冲输出，并且有充足驱动电流用于瞬态变化。对于Figure 69 中所示的 10µF 陶瓷电容器，RISO（一个 37.4Ω 的隔离电阻）可隔离两个反馈路径以实现最佳稳定性。反馈路径 1 通过 RF，直接连接到输出 VOUT 端。反馈路径 2 通过 RFx 和 CF，连接到运算放大器的输出端。所示的对 10uF 负载设计的优化稳定性组件能够对 VOUT 提供 4kHz 的闭环带宽，并且仍然提供 89° 环路增益相位裕量。任何其他负载电容都需要重新计算稳定性组件：RF、RFx 、CF 和 RISO。

OPA192 OPA2192 OPA4192 ai_ref_buffer_bos620.gif Figure 69. 精密参考缓冲区