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全差分放大器OPA1632资料分享

2020-9-21 17:52:27  81 全差分放大器
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特征
●卓越的音质
●超低失真:0.000022%
●低噪声:1.3nV/√Hz
●高速:
−转换速率:50V/μs
−增益带宽:180MHz
●全差分体系结构:
−平衡输入和输出将单端输入转换为平衡差分输出
●宽电源范围:±2.5V至±16V
●关闭以节省电力
应用
音频ADC驱动程序
●平衡线路驱动器
●平衡接收机
●有源滤波器
●前置放大
说明
OPA1632是一款全差分放大器,用于驱动高性能音频模数转换器(adc)。它提供最高的音频质量,非常低的噪音和输出驱动特性优化的应用。OPA1632卓越的180MHz增益带宽和50V/μs的快速转换率产生极低的失真。1.3nV/√Hz的极低输入噪声进一步确保了最大信噪比和动态范围
全差分体系结构的灵活性允许轻松实现单端到全差分输出转换。差分输出可减少偶数次谐波,并将共模噪声干扰降至最低。OPA1632在驱动高性能音频ADC(如PCM1804)时具有出色的性能。关闭功能也增强了这个放大器的灵活性。
OPA1632有SO-8封装和热增强型MSOP-8 PowerPAD封装。
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典型特征
TA=+25°C,VS=±15V,RL=2kΩ时,除非另有说明。

应用程序信息
图1显示了用作PCM1804高性能音频ADC的差分输出驱动器的OPA1632。
OPA1632通常使用±15V的电源电压。如果需要,ADC所需的相对较低的输入电压摆幅允许使用较低的电源电压。可使用低至±8V的电源,性能优良。这减少了功耗和热升。电源应使用10μF钽电容器和0.1μF陶瓷电容器并联,以避免可能的振荡和不稳定性。
PCM1804 ADC上的VCOM参考电压输出提供正确的输入共模参考电压(2.5V)。该VCOM电压由运算放大器A2缓冲,并驱动OPA1632的输出共模电压引脚。这使得OPA1632的平均输出电压偏移到2.5V。
电路的信号增益通常设置为大约0.25,以与常用的音频线路电平兼容。如有必要,可通过改变R1和R2的值来调整增益。如图所示,反馈电阻值(R3和R4)应保持相对较低,以获得最佳的噪声性能。
R5、 R6和C3为ADC提供输入滤波器和电荷故障存储库。所示数值一般令人满意。对值进行一些调整可能有助于优化不同adc的性能。
在R1/R2和R3/R4上保持精确的电阻匹配对于实现良好的差分信号平衡非常重要。使用1%的电阻以获得最高性能。当连接到单端输入(反向输入接地,如图1所示)时,源阻抗必须很低。差分输入源必须具有良好平衡或低源阻抗。
电容器C1、C2和C3应谨慎选择,以获得良好的失真性能。聚苯乙烯、聚丙烯、NPO陶瓷和云母类型通常都很好。聚酯和高K陶瓷类型,如Z5U可以造成变形。

注:(1)开放给启用逻辑参考V−的信号供应。参见停机功能部分。
全差分放大器
差分信号处理在高速模拟信号处理系统中提供了许多性能优势,包括抗外部共模噪声、抑制偶数阶非线性以及增加动态范围。全差分放大器不仅作为向差分信号链提供增益的主要手段,而且还提供了将单端信号转换为差分信号的单片解决方案,从而实现简单、高性能的处理。
设备的标准配置如图2所示。一个全差分放大器的功能可以想象为两个共用一个不可逆终端的逆变放大器(尽管电压不一定是固定的)。有关全差分放大器基本工作原理的更多信息,请参阅德州仪器应用说明SLOA054,全差分放大器。

关机功能
OPA1632的关闭(启用)功能与运算放大器的负电源有关。一个有效的逻辑低(<0.8V以上的负电源)应用到启用引脚(引脚7)禁用放大器输出。施加在负电源上方大于2V的引脚7上的电压使放大器输出处于激活状态,设备被启用。如果引脚7保持断开状态,内部上拉电阻器将启用设备。开启和关闭时间约为2μs。
当放大器被禁用时,静态电流减小到大约0.85mA。禁用时,输出级不处于高阻抗状态。因此,关断功能不能用于创建与多个放大器串联的多路复用开关功能。
输出共模电压
输出共模电压引脚设置OPA1632的直流输出电压。从低阻抗源施加到VOCM管脚的电压可用于直接设置输出共模电压。对于中间电源处的VOCM电压,不要连接到VOCM引脚。
根据预期应用,建议在VOCM节点上安装去电容器,以过滤可能耦合到通过VOCM电路的信号路径中的任何高频噪声。0.1μF或1μF电容器通常足够。
输出共模电压使附加电流在反馈电阻网络中流动。由于该电流由放大器的输出级提供,因此会产生额外的功耗。对于常用的反馈电阻值,该电流很容易由放大器提供。这种电流产生的额外内部功耗在某些应用中可能非常重要,并且可能要求使用MSOP PowerPAD包来有效地控制自加热。
PowerPAD设计注意事项
OPA1632是一种热增强型PowerPAD封装系列。这些包装是用一个下装引线框架构造的,在这个框架上安装了模具(见图3[a]和图3)。这种布置导致引线框架暴露在封装底部的热垫上(见图3[c])。由于该热垫与模具有直接的热接触,通过提供远离热垫的良好热路径,可以获得优异的热性能。

PowerPAD包允许在一个制造操作中同时进行装配和热管理。在表面贴装焊料操作过程中(引线焊接时),必须将热焊盘焊接到封装下方的铜区域。通过在这个铜区域内使用热路径,热量可以从封装件传导到接地层或其他散热装置中。始终需要将PowerPAD焊接到印刷电路板(PCB),即使在低功耗的应用中也是如此。它在引线框架模架垫和PCB之间提供必要的热连接和机械连接。
PowerPAD PCB布局注意事项
1.热垫必须连接到设备上最负的电源电压V−。
2.准备带有顶部蚀刻图案的PCB,如图4所示。导线和热垫都应进行蚀刻。

3.在隔热垫区域放置五个孔。这些孔的直径应为13密耳。保持它们很小,这样在回流焊过程中,通过孔的焊料芯吸不会成为问题。
4.可在热垫区域外沿热平面的任何位置放置额外的通孔。
这些通孔有助于消散OPA1632集成电路产生的热量,可能比热垫正下方直径为13密耳的通孔大。它们可以更大,因为它们不在要焊接的热焊盘区域,所以芯吸不是问题。
5.将所有孔连接到与V负极电压相同的内部电源板。
6.将这些孔连接到平面时,不要使用典型的腹板或轮辐连接方法。网络连接有一个高热阻连接,有助于减缓焊接过程中的热传递。这使得具有平面连接的通孔的焊接更加容易。然而,在这种应用中,为了实现最有效的热传递,需要低热阻。因此,OPA1632 PowerPAD封装下的孔应与内部平面连接,并围绕电镀通孔的整个圆周进行完整连接。
7.顶部焊锡面罩应使封装端子和热垫区域露出五个孔。底部的焊接面罩应覆盖热焊盘区域的五个孔。这可以防止焊料在回流焊过程中从热焊盘区域拉走。
8.将锡膏涂在外露的热垫区域和所有IC端子上。
9.有了这些准备步骤,集成电路被简单地放在适当的位置上,并作为任何标准的表面贴装元件通过焊接回流焊操作。这将导致零件正确安装。
功耗和散热考虑
OPA1632没有热关机保护。注意不要超过最高结温。过高的结温会降低性能或造成永久性损坏。为获得最佳性能和可靠性,请确保结温不超过+125°C。
器件的热特性由封装和电路板决定。给定封装的最大功耗可使用以下公式计算:

其中:
PDmax是放大器的最大功耗(W)。
Tmax是绝对最高结温(℃ )。
TA是环境温度(℃ )。
θJA=θJC+θ CA。
θJC是从硅结到外壳的热系数(℃ /W)。
θCA是从外壳到环境空气的热系数(℃ /W)。
对于散热更为关键的系统,OPA1632采用带有PowerPAD的MSOP-8。与传统的SO封装相比,MSOP PowerPAD(DGN)封装的热系数显著提高。图5描述了这两个包的最大功耗水平。DGN软件包的数据假定电路板布局遵循PowerPAD布局准则。



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