OPA4377低噪声5.5MHz带宽CMOS运放

01简介

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^{▲ TB购买的连接部分}

OPA4377的： TB购买链接 。

OPA4377 是一款有TI公司出品的低噪声、低静态电流、精密汽车级别四运放。它的应用于 LMV324 基本上相同。不过可以从以下几个特点来对比一下该款运放与LMV324之间的主要差别。

根据他们相应的数据手册的信息进行对比：

1. RAIL-RAIL：

工作在VCC= 5V，CL,RL与VCC/2连接。

• LMV324:
  VOH=4.95； VOL= 40mV
• OPA4377：
  输出电压与RAIL的范围：10mV。

2. 动态特性：

• LMV324：
  GBP： 1MHz，
• OPA4377：
  GBP: 5.5MHz , SR : 2$V/\mu s$
  Noise: 7.5$nV/\sqrt{Hz}$.

3.工作电源

• LMV324
  工作电源：2.7~6V， 工作电流：145uA
• OPA4377:
  工作电源：2.2V ~5.5V

^{▲ OPA4377的封装}

02实验测试

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1.建立相应的AD库

^{▲ OPA4344元器件及其封装}

2.实验电路设计¹

^{▲ 实验电路的原理图}

PIO十管脚功能定义：

序号	符号	描述
1	+5V	工作电源
2	GND	工作地
3	2.5V	电源电压一半参考电压
4	GND	测量电流参考地
5	IINPUT	测量电流输入
6	IOUT	放大电流输出
7	VIN	跟随电压输入
8	VOUT	跟随电压输出
9	AVCIN	交流电压输入
10	AVCOUT	交流电压输出

焊接完毕的实验电路板。

^{▲ 实验电路板}

3. 电路静态测试

• 工作电路：~ 5mA
• 参考电压输出：2.5017V；
• IOUT电压：1.940mV
• AVCOUT：2.4989V
• VOUT：2.4979V
  ^{▲ 实验电路板在面包板上测试状态}

 

03电路性能测量

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1.输入输出电压RAIL-TO-RAIL的性能

序号	负载	输入电压	输出电压
1	∞	+5V	4.988V
2	∞	GND	1.480mV
3	10k	+5V	4.976V
4	10k	GND	1.481mV
5	1k	+5V	4.859V
6	1k	GND	1.466mV
7	200	+5V	3.728mV
8	200	GND	1.348mV

2.AC放大功能

• 输入信号1kHz，Vpp=2.5V

#!/usr/local/bin/python
# -*- coding: gbk -*-
#============================================================
# TEST1.PY                     -- by Dr. ZhuoQing 2020-06-20
#
# Note:
#============================================================

from headm import *
from tsmodule.tsvisa        import *

ds6104open()

x,y1,y2 = ds6104readcal(1, 2)
plt.plot(x, y1, label='Input')
plt.plot(x, y2, label='Output')
plt.xlabel("Time(s)")
plt.ylabel("Voltage(V)")
plt.grid(True)
plt.legend(loc='upper right')
plt.show()

#------------------------------------------------------------
#        END OF FILE : TEST1.PY
#============================================================

^{▲ 输入正弦1kHz，Vpp=2.5V信号}

• 输入信号1kHz, Vpp = 3V

^{▲ 输入正弦1kHz，Vpp=3.7V信号}

• 幅值小的方波信号
  

  ^{▲ 输入31.5kHz}

• 幅值大的方波信号

^{▲ 输入幅值大的方波信号}

3.电流放大功能

• 工作负载电阻：分别设置为109,200,430,1000 $\Omega$
• 驱动电压：+5V

从下表哥可以看出其中具有非常大的非线性。

序号	电阻	IOUT(mV)
1	109.2	1173
2	200	338
3	430	2.434
4	1000	2.172

• 在电阻为200时，电流 $I_1=0.025A$, 放大信号输出：$V_1=0.338V$
• 在电阻为1092，时，电流：$I_2=0.04579A$，放大器输出：$V_2=1.173V$

根据采样电阻大约为Rs = 0.075Ω，从而可以推断出该电流放大电路的增量放大倍数：

$$\Delta A=\frac{V_2-V_1}{\left(I_2-I_1\right)\cdot R_s}=\frac{1.173-0.338}{\left(0.04578-0.025\right)\cdot 0.075}=535.6$$

这与放大器电路配置对应的放大倍数 511相差了4.7%左右。

从上述实验也看出。只有电流超过20mA（此时对应的OPA4377的输入电压为1.5mV）以上，输出的电压才会大体呈现线性增加的趋势。
在OPA4377手册给出5V下运放的偏置电压为0.25mV。这一点还是相差很多。

 

结论

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通过实验电路板对于OPA4377运放进行了初步的实验。可以看出：

• 该运发的输出电压RAIL-RAIL的在负载很轻的情况下表现的很突出；
• 通过交流波信号也验证了该运放的响应速度；
• 使用改运放放大电流信号时，需要输入信号超过1.5mV以上才能够开始线性跟踪输出。

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1. 单个OPA4377实验工程:AD\Test\2020\TestComponent\TestOPA4377.SchDoc ↩︎