OP295/OP495是双/四轨对轨运算放大器

特征

轨间输出摆动

单电源操作：+3 V至+36 V

低偏移电压：300 mV

增益带宽积：75 kHz

高开环增益：1000 V/mV

单位增益稳定

低电源电流/每个放大器：最大150 mA

应用

电池供电仪表

伺服放大器

执行机构驱动

传感器调节器

电源控制

一般说明

轨对轨输出摆动与直流精度相结合是OP495四和OP295双CBCMOS运算放大器的关键特性。通过采用双极性前端，实现了比CMOS设计更低的噪声和更高的精度。输入和输出范围都包括负电源，为用户提供“零输入/零输出”功能。对于使用3.3伏系统（如锂电池）的用户，OP295/OP495指定用于3伏操作。

对于开环操作，规定的最小增益为1000V+a，最大增益为1000V/a。这产生的性能可用于实现高精度系统，甚至在单电源设计中也是如此。

OP295/OP495具有变轨和向负载供电+15毫安的能力，是功率晶体管和“H”桥的理想驱动器。这使得设计能够实现更高的效率，并比以前不使用分立元件的情况下向负载传输更多的功率。对于应用程序这需要驱动感应负载，如变压器，提高效率也是可能的。与CMOS轨对轨放大器相比，驱动电容性负载时的稳定性是该设计的另一个优点。这对于驱动同轴电缆或大型FET晶体管非常有用。OP295/OP495在负载超过300 pF时稳定。

OP295和OP495在扩展的工业（–40°C到+125°C）温度范围内指定。OP295有8针塑料和陶瓷DIP加上SO-8表面安装封装。OP495s有14针塑料和SO-16表面安装封装。有关MIL-STD-883数据表，请联系当地销售办事处。

引脚连接

骰子特征

OP295模具尺寸0.066×0.080英寸，5280平方英寸。密耳基底（芯片背面）连接到V+。晶体管计数，74。

OP495模具尺寸0.113×0.083英寸，9380平方英寸。密耳基底（芯片背面）连接到V+。晶体管计数，196。

OP295/OP495–典型特征

应用

铁路到铁路应用信息

OP295/OP495有一个很宽的共模输入范围，从地面延伸到大约800毫伏的正电源范围内。在输入电压可能超过共模输入范围的缓冲应用中，有使用OP295/OP495的趋势。由于高输入范围和轨对轨输出范围，这可能最初看起来是可行的。但在共模输入范围以上，放大器当然是高度非线性的。因此，当需要轨对轨输出摆动时，总是要求有一些最小的增益量。根据输入共模范围，该增益应至少为1.2。

低跌落基准

OP295/OP495可用于获得2.5 V或其他4.5 V的低电压参考电压，用于仅在+5 V电源下工作的高分辨率a/D转换器。图1中的电路将提供高达10毫安的电流。其空载跌落电压仅为20mv。该电路将以+5伏电源供电3.5毫安以上。

低噪声，单电源前置放大器

大多数单电源运算放大器的设计都是为了降低电源电流，而牺牲了更高的电压噪声。这种权衡可能是必要的，因为系统必须由电池供电。然而，由于所有电路的电阻都趋向于更高，因此，除了运算放大器的电压噪声外，约翰逊噪声（电阻器热噪声）也是系统总噪声的重要贡献者。

结合低噪声和单电源操作特点的单片运算放大器的选择相当有限。大多数单电源运算放大器的噪声约为30 nV/√Hz到60 nV/√Hz，噪声低于5 nV/√Hz的单电源放大器不存在。

为了实现低噪声和低电源电压运行，离散设计可能提供最佳解决方案。图2中的电路使用OP295/OP495轨对轨放大器和匹配的PNP晶体管对MAT03，实现输入电压噪声为0的零输入/零输出单电源操作3.1 100 Hz时为nV/√Hz。R5和R6将增益设置为1000，使该电路成为在单电源应用中放大低电平信号时最大化动态范围的理想电路。OP295/OP495提供轨对轨输出摆动，允许该电路以0至5伏输出运行。只有一半的OP295/OP495被使用，而另一个未提交的运算放大器在其他地方使用。

输入噪声由MAT03晶体管对和集电极电流电平控制。增加集电极电流会降低电压噪声。该电路在1.85毫安和0.5毫安的电流下进行了测试。在这两种情况下，输入电压噪声分别为3.1nv/√Hz和10nv/√Hz，分别是高集电极电流确实会导致电源电流、偏置电流和电流噪声之间的权衡。所有这些参数都会随着集电极电流的增加而增加。例如，通常，MAT03的hFE=165。这将分别产生11μA和3μA的偏压电流。基于高偏置电流，该电路最适合于低源阻抗的应用，如磁性拾音器或低阻抗应变量规。此外，高的源阻抗会降低噪声表演。为了例如，1 kΩ电阻器产生4 nV/√Hz的宽带噪声，这已经大于前置放大器。

集电极电流由R1结合LED和Q2设置。LED是一个1.6V的“齐纳”，它的温度系数接近于Q2的基极发射极结，它在R1上提供恒定的1.0V电压降。R1等于270Ω时，尾电流为3.7 mA，集电极电流为1.85 mA的一半。可以改变R1的值来调整集电极电流。每当R1改变时，R3和R4也应调整。为了保持包括接地在内的共模输入范围，Q1和Q2的集电极不应超过0.5V，否则会饱和。因此，R3和R4必须足够小，以防止这种情况发生。它们的值以及R1的两个不同值的整体性能总结在表1中。最后，需要电位计R8来调整偏移电压，使其归零。使用OP90作为输出放大器可以获得类似的性能，节省约185μa的电源电流。然而，输出摆动不包括正轨，带宽将减少到大约250赫兹。

重载行驶

OP295/OP495非常适合通过使用功率晶体管、达林顿或FET来增加负载电流来驱动负载。摆动到任何一根轨道的能力可以保证设备是硬启动的。这导致了更多的功率负载和效率的提高使用标准运算放大器与他们的有限输出摆动。OP295/OP495也可以驱动功率fet，因为它能够在不振荡的情况下驱动几百个picofarads的电容负载。

在不添加外部晶体管的情况下，OP295/OP495可通过±15或+30伏电源驱动超过±15毫安的负载。这种驱动能力在较低的电源电压下会有所降低。在±5伏时，驱动电流为±11毫安。

在单一电源应用中，驱动电机或执行器的两个方向通常是使用“H”电桥来完成的。该原理如图3a所示。通过一个+5伏的电源，该驱动器能够在两个方向驱动0.8伏到4.2伏的负载。图3b显示了驱动器逆变和非逆变输出的电压。有一个小的交叉故障是频率依赖的，不会引起问题除非这是一个低失真的应用，如音频。如果这是用来驱动感应负载，一定要添加二极管夹，以保护电桥免受感应回跳。

直接接入安排

OP295/OP495可用于单电源直接接入装置（DAA），如图4所示。此图显示了一个典型的DM的一部分，它可以从单个+5伏电源供电，也可以在+3伏电源上工作，只需稍加修改。放大器A2和A3被配置成使得发射信号TXA被A2反转而不是被A3反转。这种装置以差分方式驱动变压器，从而使变压器的驱动力在单个放大器装置上有效地加倍。此应用程序利用OP295/OP495驱动电容性负载的能力，并在单电源应用中节省电力。

单电源仪表放大器

OP295/OP495可配置为单电源仪表放大器，如图5所示。在我们的例子中，VREF设置为，VO相对于VREF被测量。输入共模电压范围包括两个轨道的接地和输出摆动。

电阻器RG设置仪表放大器的增益。最小增益为6（无RG）。所有电阻应在绝对值和温度系数上匹配，以最大限度地提高共模抑制性能和减小漂移。此仪表放大器可在低至3伏的电源电压下工作。

单电源RTD温度计放大器

这种电阻式温度检测器放大器利用了OP295/OP495的轨间摆幅，在低5伏电源的情况下实现高桥电压。OP295/OP495放大器为电桥提供恒定的200μa电流。通过并联电阻器6.19 kΩ和2.55 MΩ的回流电流下降，产生一个伺服到1.235v的电压，该电压由AD589带隙基准确定。3线电阻式温度检测器在电桥的两个100Ω支腿中提供相等的线电阻降，从而提高了精度。

AMP04放大差分电桥信号并将其转换为单端输出。增益由332Ω电阻器和50Ω电位计的串联电阻设置。增益缩放输出以产生4.5 V满标度。输出端0.22μF电容器提供7 Hz低通滤波器，以将噪声保持在最低水平。

一种冷端补偿，电池供电的热电偶放大器

OP295/OP495每放大器消耗150μA的静态电流，使其适用于电池供电的温度测量仪器。K型热电偶终止于一个等温块中，通过将相等但相反的热电势加在放大器上，可以连续监测和校正端接结的环境温度，从而消除冷端引入的误差。

校准时，将热电偶测量接头浸入0°C冰浴中，将500Ω调零电位计调整至零伏输出。然后将热电偶浸入250°C的温度槽或烤箱中，并将刻度调整罐调整为2.50 V的输出电压，相当于250°C。在该温度范围内，K型热电偶非常精确，并产生相当线性的传输特性。无需线性化即可达到±3°C的精度。

即使允许电池电压降至7伏以下，轨对轨摆动允许温度测量到700°C。但是，如果温度高于250°C，热电偶变得相当非线性，则可能需要线性化。该电路从9V蓄电池中吸取的电源电流略低于500μA。

仅5V，12位DAC，摆动0 V至4.095 V

图8显示了一个完整的电压输出DAC，在一个+5 V电源的情况下具有宽输出电压摆幅。串行输入12位D/A转换器配置为电压输出设备，1.235V参考电压为电流输出引脚供电（IOUT）DAC的。通常是输入的VREF现在变成了输出。

来自DAC的输出电压是基准的二进制加权电压，该电压由输出放大器获得，使得DAC具有每比特1mv的传输函数。

4–20 mA电流回路变送器

图9所示为自供电4–20 mA电流回路变送器。整个电路从单电源（12伏到36伏）回路向上浮动。电源电流携带4至20毫安范围内的信号。因此，4毫安确定了基线电路必须运行的当前预算。该电路仅消耗1.4毫安的最大静态电流，使2.6毫安的电流可用于额外的信号调节电路或为电桥电路供电。

一种3伏低压差线性稳压器

图10显示了一个简单的3V电压调节器设计。调节器可以提供50毫安的负载电流，同时允许0.2伏的压降电压。OP295/OP495的轨对轨输出摆动方便地驱动MJE350通晶体管，无需特殊的驱动电路。在空载情况下，它的输出摆幅小于通管晶体管的基极发射极电压，几乎关闭了器件。在满负荷和低发射极-集电极电压下，传输电阻β趋于减小。额外的基极电流可由OP295/OP495输出轻松处理。

放大器将输出伺服到一个恒定的电压，这个电压将信号的一部分馈送给误差放大器。

更高的输出电流，达到100毫安，可以实现更高的下降电压3.8伏。

图11显示了调节器的恢复特性，当其输出经历20毫安到50毫安的阶跃电流变化时。

低压差，500毫安电压调节器，可折叠限流

在调节回路中增加第二个放大器，如图12所示，可提供输出电流监视器和可折叠限流保护。

放大器A1为正常的电压调节回路提供误差放大。只要输出电流小于1安培，放大器A2的输出就会摆动到地上，使二极管反向偏压，从而有效地使自身脱离电路。然而，当输出电流超过1安培时，通过0.1Ω感测电阻器产生的电压会迫使放大器A2的输出变高，使二极管向前偏置，进而关闭电流限制回路。此时A2较低的输出电阻控制着对功率MOSFET晶体管的驱动，从而有效地从电路中移除了A1电压调节回路。

如果输出电流持续大于1安培，电流限制回路会迫使负载电流降低，从而导致相应的输出电压下降。当输出电压下降时，限流阈值也会略有下降，导致输出电流随着输出电压的降低而减小，在1v输出时，输出电流小于0.2a。这种“折回”效应大大降低了短路情况下的功耗，从而使电源在热设计要求方面更为宽容。功率MOSFET上的小热沉是可以容忍的。

OP295的轨对轨摆动要求功率MOSFET具有更高的栅极驱动，从而为晶体管提供更全面的增强。调节器在500毫安的负载电流下表现出0.2伏的压降。在1安培输出时，压降电压通常为5.6伏。

方波振荡器

图13中的电路是方波振荡器（注意正反馈）。OP295/OP495的轨对轨摆动有助于保持恒定的振荡频率，即使供电电压变化很大。考虑一个电池供电的系统，其中的电压不受调节和下降时间。那个rail-to-rail swing确保非转换输入看到完整的V+/2，而不是它的一小部分。

恒定频率来自这样一个事实，即58.7 kΩ反馈设置了施密特触发阈值电平，与电源电压成正比，RC充电电压电平也是如此。因此，RC充电时间和频率保持不变，与电源电压无关。放大器的转换率将振荡频率限制在+5V电源下的最大值约为800Hz。

单电源差分扬声器驱动器

作为差分扬声器驱动器连接，OP295/OP495可向负载提供至少10毫安的电流。在600Ω负载下，OP295/OP495可以在负载范围内的峰间摆动接近5伏。

高精度，单电源，低功耗比较器

OP295/OP495构成了一个精确的开环比较器。对于单+5 V电源，偏移误差小于300μV。图15显示了OP295/OP495在4 mV过驱动下运行开环时的响应时间。上升沿的响应时间为4毫秒，下降沿的响应时间为1.5毫秒。

外形尺寸

尺寸单位为英寸和（mm）

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