OP-97：低功耗、高精度运算放大器

OP-97：低功耗、高精度运算放大器

产品特性

OP-97是一款集低功耗与高性能于一体的精密运算放大器。其关键性能指标包括：

• 功耗极低：最大静态电流仅600μA，比传统同类器件显著降低。
• 高性能表现：与OP-07相当，具备以下优势：
  • 失调电压最大20μV，温度漂移低于0.6μV/℃。
  • 偏置电流极低：25°C时最大100pA，-55°C至+125°C范围内最大250pA。
  • 共模抑制比（CMRR）最小114dB。
  • 扩展的工业温度范围：-40°C至+85°C。
• 支持裸片封装，适用于多种系统集成。

产品概述

作为OP-07的现代化替代方案，OP-97不仅继承了其精密放大能力，还在功耗方面做出显著优化。其静态电流仅为OP-07的六分之一，同时保持了20μV的极低失调电压，且漂移性能良好，使大部分应用无需外部失调调零。

该器件在偏置电流方面表现尤为突出，尤其是在军用温度范围内，仍能维持250pA以下的电流水平。因此，OP-97特别适用于需要长期工作在高温环境下的精密积分器或采样保持电路。

此外，OP-97提升了共模与电源抑制比，具备114dB的CMRR，并支持±2.25V至±20V的宽电源电压范围。其低功耗特性使其成为电池供电或便携式测量设备的理想选择。

OP-97与OP-07保持相同的引脚排列，电位器通过引脚1与8连接，并接入V+电源。该器件能够兼容OP-07、OP-77、725、OP-05、112/312和1012系列放大器的设计，同时在移除调零电路的情况下可兼容741引脚布局。

应用信息

OP-97作为OP-07的低功耗版本，可在大多数应用场景中实现无缝替换。得益于其极低的偏置电流，早期设计中常见的调零电路在大多数情况下变得不再必要，从而简化了系统设计。

由于OP-97在整个军用温度范围内的稳定偏置电流表现，该器件特别适用于采样保持电路、峰值检测器和对数放大器等关键应用。其输入端无须平衡电阻，即使存在微小不平衡，也对失调电压及温度系数影响极小。

为防止输入端因差分电压过高导致损坏，OP-97在输入端设有背对背二极管保护电路。建议在预计电压差超过±1V的场景中加入10kΩ限流电阻，以保护输入电路免受过大电流冲击。

OP-97对供电轨的余量要求极低，可在±2V电压下稳定运行。其共模输入电压范围可扩展至供电轨内1V以内，输出端在10kΩ负载下可稳定工作在供电轨±1V之间。

图1：输入失调电压调零及过补偿电路示意图

图2：小信号瞬态响应（CLOAD = 100pF，AvCL = +1）

图3：小信号瞬态响应（CLOAD = 1000pF，AvCL = +1）

图4：大信号瞬态响应（AvCL = +1）

图5：单位增益跟随器

图6：过补偿下的小信号响应（CLOAD = 1000pF，AvCL = +1，补偿电容 = 220pF）

零点校准

零点校准电路沿用了OP-07的设计方式。通过在引脚1与8之间连接一个5kΩ至100kΩ的电位器，并将抽头连接至正电源，可对器件进行微调。根据内部调节情况，调零范围通常在300μV至850μV之间。

交流性能

OP-97在宽温度范围内具备出色的交流响应稳定性。其小信号频率响应特性如图2所示。即便在输出端接1000pF容性负载时，该器件依然表现出良好的瞬态性能（见图3）。在大信号应用中，输入端的保护二极管可有效抑制短路电流，图4展示了在单位增益配置下，使用10kΩ反馈电阻时的响应表现。

通过使用过补偿引脚，可以在增益超过10时进一步改善相位裕度与带宽控制。

电路防护与屏蔽设计

由于OP-97具备极高的输入阻抗，其在电路布局与制造时需特别注意防护措施。建议保持PCB表面清洁干燥，并采用保形涂层以增强防潮能力。

为减少表面漏电流的影响，建议在输入端周围设置保护环，以降低100pA级的漏电流风险。保护走线的电压应尽量接近输入电压，以减少干扰。在反相或同相应用中，保护环应连接至相应的参考点（如地或共模电压），并确保双面布线。

图7：保护环布局与连接示意图

图8：数模转换器（DAC）输出放大电路

图9：电流检测电路

图10：高精度可编程增益放大器

图11：高速与高精度组合放大电路

电磁干扰防护

高阻抗电路对射频干扰、电源纹波以及开关电源噪声极为敏感，因此建议对敏感模拟部分进行屏蔽处理，并使用双绞线电缆以抑制50/60Hz的电源噪声。

OP-97因其优秀的失调电压与偏置电流特性，成为高分辨率CMOS DAC输出放大的理想选择。其在温度变化下仍能维持良好的线性度。

多功能电流检测电路

图9展示了一个适用于±15V电源范围的电流监测电路。该结构特别适合用于全桥驱动器等需要检测双向电流并应对大共模电压的应用。OP-97的114dB CMRR确保了共模误差最小化，仅由电阻配比差异引入。

可编程增益放大器

图10展示了一款支持-1至-1024增益范围的数字可编程增益放大器，具有10位线性度与12位分辨率。OP-97的低偏置电流保证了高精度测量，电容C1则用于限制噪声带宽，支持微伏级检测精度。

组合式高速与高精度放大器

图11中的电路结合了OP-97与OP-44，形成高速与高精度的混合放大器架构。OP-97负责低频信号处理与失调校正，OP-44则处理高频部分，整体频率响应覆盖从直流到23MHz范围。此组合方案在精密测量系统中具有广泛适用性。