運算放大器在電子電路中無處不在。然而，由于所需的運算放大器規(guī)格因不同應用程序而異，因此很難重復使用。另一方面，近年來，越來越多的公司在努力實現(xiàn)元器件標準化，以降低成本、優(yōu)化庫存和降低采購風險。

本文將為大家介紹 ADI 的高精度通用運算放大器 — ADA4510-2，它是一款能夠適用于多種場景的通用運算放大器，可用于各種電路，具有高精度、低成本等特點。下圖 (圖1) 為運算放大器的典型電路圖：

圖1 運算放大器的典型電路

ADI 全能型運算放大器 ADA4510-2

運算放大器是用于電路各個部分的重要電子元件。根據(jù)應用的不同，所需的規(guī)格會有所不同。例如，在高精度測量儀器中，運算放大器需要放大微弱的傳感器信號，此時精度至關(guān)重要。而在高速信號 A/D 轉(zhuǎn)換前后的緩沖電路中，需要支持低噪聲和高速響應。

一般來說，運算放大器的性能存在權(quán)衡取舍。提高某些項目的性能是以犧牲其他項目為代價的。如果有一個理想的運算放大器同時滿足所有要求，那么同一個運算放大器也可以在不同的電路中使用，但實際上，這樣完美的運算放大器并不存在。

運算放大器的理想與現(xiàn)實差異

由于這些性能限制，不同電路通常需要選擇不同類型的運算放大器，這導致元器件種類增加，進而帶來管理成本上升、采購風險增加等問題。

ADI高精度通用運算放大器ADA4510-2

針對上述問題，ADI 推出了高精度通用運算放大器 ADA4510-2。該產(chǎn)品采用 ADI 獨有的 DigiTrim 技術(shù)，實現(xiàn)了極低的失調(diào)電壓 (±20μV max)，并在其它性能指標上也達到了行業(yè)領(lǐng)先水平，成為一款真正的“全能型”運算放大器，可用于廣泛的應用，非常適合元器件標準化。

ADA4510-2 主要規(guī)格

失調(diào)電壓：最大 ±20μV (@25°C)

失調(diào)電壓漂移：70nV/°C (典型值)

輸入偏置電流最大 10p (@25°C)

1/f 噪聲：1μVp-p (典型值) (0.1 至 10 Hz)

噪聲密度：5nV/√Hz (典型值) (@1 kHz)

增益帶寬積：10.4MH (典型值)

壓擺率：19V/μs (典型值)

軌到軌輸入輸出：支持

電源電壓范圍：6V 至 40V

ADI ADA4510-2 的應用場景

ADA4510-2 憑借其全面的高性能，適用于多種電路設計。以下是幾個典型的應用場景：

傳感器輸入級

多路復用器輸出級

數(shù)據(jù)采集

有源濾波器

高精度參考電壓緩沖器

D/A 轉(zhuǎn)換器緩沖器

ADA4510-2 整體規(guī)格高，可用于多種用途。通過標準化零件，可以整合數(shù)量并降低批量成本。下圖 (圖2) 為 ADA4510-2 在多種應用場景中的性能表現(xiàn)。下文分別介紹 ADA4510-2 針對每種應用的一些優(yōu)勢。

圖2 ADA4510-2 在多種應用場景中的性能表現(xiàn)

傳感器輸入級

在傳感器輸入級應用，運算放大器需要接收來自傳感器的微小模擬信號并對其進行精確放大。因此，低誤差分量非常重要。ADA4510-2 結(jié)合了低失調(diào)電壓 (最大 ±20μV)、低失調(diào)電壓漂移 (典型值為 70nV/°C) 和低輸入偏置電流 (最大 10pA (@25°C))，可以高精度地放大傳感器的信號。可簡單概括為以下幾點：

失調(diào)電壓：最大 ±20μV

失調(diào)電壓漂移：70nV/°C (典型值)

輸入偏置電流：最大 10pA (@25°C)

高精度放大傳感器信號

圖3 ADA4510-2 在傳感器輸入級中的應用

多路復用器輸出級

在多路復用器的輸出級應用中，當來自傳感器的信號由多路復用器切換時，需要快速跟隨。因此，需要高壓擺率。ADA4510-2 結(jié)合了高壓擺率 (典型值為 19 V/μs)、低失調(diào)電壓漂移 (典型值為 70 nV/°C) 和軌到軌輸入/輸出。它還可以處理高速切換并實現(xiàn)精確的信號放大。可簡單概括為以下幾點：

壓擺率：19V/μsec (典型值)

失調(diào)電壓漂移：70nV/°C (典型值)

軌到軌輸入/輸出

能夠進行高速切換

圖4 ADA4510-2 在多路復用器輸出級中的應用

數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)采集方面，需要噪聲性能不會干擾數(shù)據(jù)精度和能夠處理高信號頻率的增益帶寬。ADA4510-2 具有低噪聲 (1/f 噪聲 = 1μV p-p 典型值 (0.1 至 10Hz)，噪聲密度 = 5nV/√Hz 典型值 (@1kHz)) 和寬增益帶寬 (10.4MHz 典型值)。它可以實現(xiàn)高精度和高采樣速度的數(shù)據(jù)采集。可簡單概括為以下幾點：

1/f 噪聲：1μVp-p (典型值) (0.1 至 10Hz)

噪聲密度：5nV/√Hz (典型值) (@1kHz)

增益帶寬：10.4MHz

可以高精度和高采樣速度采集數(shù)據(jù)

圖5 ADA4510-2 在數(shù)據(jù)采集中的應用

有源濾波器

在此應用中，需要低輸入偏置電流以保持信號精度。增益帶寬對于支持寬頻率范圍也很重要。ADA4510-2 具有低輸入偏置電流 (最大 10pA) (@25°C) 和寬增益帶寬 (典型值為 10.4MHz)。由于它可以處理很寬的頻率范圍，因此它是一個易于用作有源濾波器的運算放大器。可簡單概括為以下幾點：

偏置電流：最大 10pA (@25°C)

增益帶寬：10.4MHz (典型值)

適用于寬頻率范圍的濾波器設計

圖6 ADA4510-2 在有源濾波器中的應用

高精度參考電壓緩沖器

為了保持準確的基準電壓，需要偏移電壓和偏移電壓漂移性能。ADA4510-2 具有低失調(diào)電壓 (最大 ±20μV) 和低失調(diào)電壓漂移 (典型值為 70nV/°C)，以確保參考電壓的穩(wěn)定運行。

失調(diào)電壓：最大 ±20μV

失調(diào)電壓漂移：70nV/°C (典型值)

參考電壓穩(wěn)定運行

圖7 ADA4510-2 在高精度參考電壓緩沖器中的應用

D/A 轉(zhuǎn)換器緩沖器

它還被用作 D/A 轉(zhuǎn)換器緩沖器。在這里，為了正確放大來自 D/A 轉(zhuǎn)換器的輸出信號，必須具有高單調(diào)性和低誤差。ADA4510-2 具有高單調(diào)性、低失調(diào)電壓 (最大 ±20μV) 和低失調(diào)電壓漂移 (典型值為 70nV/°C)，可以在不丟失信號信息的情況下實現(xiàn)高精度的信號輸出。

單調(diào)遞增

失調(diào)電壓：最大 ±20μV

失調(diào)電壓漂移：70nV/°C (典型值)

高精度信號輸出

圖8 ADA4510-2 在 D/A 轉(zhuǎn)換器緩沖器中的應用

通過元器件標準化為降低成本做出貢獻

下圖 (圖9) 顯示了使用 ADA4510-2 作為傳感器輸入級、多路復用器輸出級和參考電壓源緩沖器的電路原理圖：

圖9 ADA4510-2 在多種電路應用中的原理圖

通過這種方式，ADA4510-2 就可以通用于各種應用的運算放大器。上面的示例只是電路的一小部分，但在實際應用中，ADA4510-2 可用于構(gòu)建更多的電路。當然，跨應用的通用化也是可能的。通過將之前單獨選擇的運算放大器盡可能整合到 ADA4510-2 中，可以減少元器件數(shù)量，從而降低管理成本、采購風險。

DigiTrim 技術(shù)簡介

最后為大家介紹 ADI 專有的DigiTrim 技術(shù)，該技術(shù)也用于 ADA4510-2。

近年來，隨著電子設備的電壓普遍變低，電壓容差范圍越來越窄，對運算放大器的精度要求也越來越高。評估運算放大器精度的一個重要指標是輸入失調(diào)電壓。為了提高其性能，人們引入了各種調(diào)整技術(shù)。特別是“偏移調(diào)整”，即在出廠前單獨調(diào)整 IC 的精度，已被許多運算放大器制造商引入。但偏移調(diào)整的成本也會被添加到 IC 的價格中。由于價格限制，偏移調(diào)整在通用運算放大器中并不常見。

ADI 的DigiTrim 專利技術(shù)可以使調(diào)整成本比傳統(tǒng)技術(shù)低約 30%。該技術(shù)允許通過偏移調(diào)整提高性能，同時保持通用運算放大器的價格不變。ADI 的許多放大器都采用 DigiTrim 技術(shù)，可在電路封裝后調(diào)整失調(diào)電壓，封裝后調(diào)整技術(shù)的優(yōu)點是可以糾正組裝過程中由于機械應力引起的個體差異引起的偏移電壓。

DigiTrim 通過對數(shù)字代碼進行編程來調(diào)整電路性能，以便在器件封裝后用作電流源。此調(diào)整信息通過現(xiàn)有的模擬引腳輸入，并且可以重新調(diào)整，直至達到最佳精度。調(diào)整完成后，電路將被鎖定并裝運，從而防止最終用戶意外重新調(diào)整。這樣就無需在晶圓級進行微調(diào)測試，從而大大降低了成本。

總結(jié)

本文我們介紹了 ADI 的通用運算放大器 ADA4510-2，該放大器在各種電路中具有通用性。通過利用高精度和低成本的 ADA4510-2，可以輕松實現(xiàn)元器件通用化。