TLVx387高精度运算放大器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments TLVx387高精度运算放大器(运放)采用零漂移技术、失调电压和失调漂移,可提供无与伦比的长期稳定性。仅需570µA静态电流,TLVx387即可实现5.7MHz 带宽、8.5nV/√Hz的宽带噪声以及177nVPP的1/f 噪声。这些规格对于在16位至24位模数转换器 (ADC) 中实现超高精度和不降低线性度至关​​重要。TLVx387具有平坦的偏置电流过温特性,因此在整个温度范围内的高输入阻抗应用中几乎不需要校准。Texas Instruments TLVx387所有版本的额定工作温度范围均为 –40°C至+125°C。

数据手册:*附件:Texas Instruments TLVx387高精度运算放大器数据手册.pdf

特性

  • 超低失调电压:±10µV(最大值)
  • 零漂移:±0.01µV/°C
  • 低输入偏置电流:300pA(最大值)
  • 低噪声:8.5nV√Hz(1kHz时)
  • 无1/f噪声:177nVPP(0.1Hz至10Hz)
  • 共模输入范围:±100mV(电源轨外)
  • 增益带宽:5.7MHz
  • 静态电流:570µA(每个放大器)
  • 1.7V至5.5V单电源
  • 双电源:±0.85V至±2.75V
  • EMI和RFI滤波输入

功能框图

运算放大器

TLVx387高精度运算放大器技术解析与应用指南

一、产品概述与核心特性

TLVx387系列是德州仪器(TI)推出的高精度零漂移运算放大器家族,包含TLV387(单通道)、TLV2387(双通道)和TLLV4387(四通道)三种型号,具有以下突出特性:

  • 超低偏移特性‌:最大±10μV输入偏移电压,±0.01μV/°C的温漂特性
  • 卓越噪声性能‌:8.5nV/√Hz宽带噪声,0.1Hz-10Hz范围内无1/f噪声(仅177nVPP)
  • 宽电压范围‌:单电源1.7V-5.5V,双电源±0.85V-±2.75V
  • 轨到轨输入‌:共模输入范围超出电源轨±100mV
  • 低功耗设计‌:每放大器仅570μA静态电流

该系列采用先进的零漂移技术,特别适合16-24位ADC接口、精密传感器信号调理等高精度应用场景。

二、关键参数分析

1. 电气特性亮点

  • 偏移电压‌:典型值±1μV(5.5V供电时),最大值±5μV
  • 输入偏置电流‌:最大300pA,温度稳定性优异
  • 增益带宽积‌:5.7MHz(典型值),单位增益稳定
  • 电源抑制比‌:±0.5μV/V(典型值)
  • EMI抗扰度‌:内置RFI滤波输入,符合工业环境要求

2. 封装与热特性

型号封装类型热阻(θJA)
TLV387SOT-23(5引脚)187.1°C/W
TLV2387SOIC-8/VSSOP-8127.9°C/W
TLV4387TSSOP-14109.6°C/W

三、典型应用电路

1. 双向电流检测方案

电路特点‌:

  • 检测范围:-1A至+1A
  • 输出范围:110mV-3.19V(3.3V供电时)
  • 核心公式:VOUT = (ILOAD×RSHUNT)×(R4/R3) + VREF
  • 关键设计:
    • RSHUNT选择100mΩ/0.5%精度电阻
    • 匹配电阻R1=R3=1kΩ,R2=R4=15.4kΩ(0.1%)
    • 参考电压使用10kΩ电阻分压

2. 称重传感器接口

设计方案‌:

  • 采用双运放仪表放大器架构
  • 增益公式:G=5+200kΩ/RG
  • 关键元件:
    • 参考电压源REF5025
    • 25kΩ匹配电阻网络
    • 六线制负载细胞连接

四、设计注意事项

  1. 布局指南‌:
    • 输入走线远离高频信号
    • 电源引脚布置0.1μF去耦电容
    • 对称布局降低热电偶效应
    • 敏感节点使用保护环
  2. 热管理‌:
    • 多通道应用时均衡负载
    • 避免长时间满负荷运行
    • 监测关键节点温度
  3. ESD防护‌:
    • 操作时佩戴防静电手环
    • 存储于防静电包装
    • 避免在低湿度环境操作

五、选型指导

应用场景推荐型号优势特性
便携式设备TLV387小封装(SOT-23),低功耗
工业控制系统TLV2387双通道设计,节省板面积
多通道采集系统TLV4387四通道集成,简化布局
汽车电子-Q1后缀型号符合AEC-Q100车规认证

本系列器件特别适合需要长期稳定性、低噪声和高精度的应用场景,结合TI提供的PSpice模型和TINA-TI仿真工具可加速设计验证过程。

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