ADI高精度通用运算放大器ADA4510-2介绍

运算放大器在电子电路中无处不在。然而，由于所需的运算放大器规格因不同应用程序而异，因此很难重复使用。另一方面，近年来，越来越多的公司在努力实现元器件标准化，以降低成本、优化库存和降低采购风险。

本文将为大家介绍 ADI 的高精度通用运算放大器 — ADA4510-2，它是一款能够适用于多种场景的通用运算放大器，可用于各种电路，具有高精度、低成本等特点。下图 (图1) 为运算放大器的典型电路图：

图1 运算放大器的典型电路

ADI 全能型运算放大器 ADA4510-2

运算放大器是用于电路各个部分的重要电子元件。根据应用的不同，所需的规格会有所不同。例如，在高精度测量仪器中，运算放大器需要放大微弱的传感器信号，此时精度至关重要。而在高速信号 A/D 转换前后的缓冲电路中，需要支持低噪声和高速响应。

一般来说，运算放大器的性能存在权衡取舍。提高某些项目的性能是以牺牲其他项目为代价的。如果有一个理想的运算放大器同时满足所有要求，那么同一个运算放大器也可以在不同的电路中使用，但实际上，这样完美的运算放大器并不存在。

运算放大器的理想与现实差异

由于这些性能限制，不同电路通常需要选择不同类型的运算放大器，这导致元器件种类增加，进而带来管理成本上升、采购风险增加等问题。

ADI高精度通用运算放大器ADA4510-2

针对上述问题，ADI 推出了高精度通用运算放大器 ADA4510-2。该产品采用 ADI 独有的 DigiTrim 技术，实现了极低的失调电压 (±20μV max)，并在其它性能指标上也达到了行业领先水平，成为一款真正的“全能型”运算放大器，可用于广泛的应用，非常适合元器件标准化。

ADA4510-2 主要规格

失调电压：最大 ±20μV (@25°C)

失调电压漂移：70nV/°C (典型值)

输入偏置电流最大 10p (@25°C)

1/f 噪声：1μVp-p (典型值) (0.1 至 10 Hz)

噪声密度：5nV/√Hz (典型值) (@1 kHz)

增益带宽积：10.4MH (典型值)

压摆率：19V/μs (典型值)

轨到轨输入输出：支持

电源电压范围：6V 至 40V

ADI ADA4510-2 的应用场景

ADA4510-2 凭借其全面的高性能，适用于多种电路设计。以下是几个典型的应用场景：

传感器输入级

多路复用器输出级

数据采集

有源滤波器

高精度参考电压缓冲器

D/A 转换器缓冲器

ADA4510-2 整体规格高，可用于多种用途。通过标准化零件，可以整合数量并降低批量成本。下图 (图2) 为 ADA4510-2 在多种应用场景中的性能表现。下文分别介绍 ADA4510-2 针对每种应用的一些优势。

图2 ADA4510-2 在多种应用场景中的性能表现

传感器输入级

在传感器输入级应用，运算放大器需要接收来自传感器的微小模拟信号并对其进行精确放大。因此，低误差分量非常重要。ADA4510-2 结合了低失调电压 (最大 ±20μV)、低失调电压漂移 (典型值为 70nV/°C) 和低输入偏置电流 (最大 10pA (@25°C))，可以高精度地放大传感器的信号。可简单概括为以下几点：

失调电压：最大 ±20μV

失调电压漂移：70nV/°C (典型值)

输入偏置电流：最大 10pA (@25°C)

高精度放大传感器信号

图3 ADA4510-2 在传感器输入级中的应用

多路复用器输出级

在多路复用器的输出级应用中，当来自传感器的信号由多路复用器切换时，需要快速跟随。因此，需要高压摆率。ADA4510-2 结合了高压摆率 (典型值为 19 V/μs)、低失调电压漂移 (典型值为 70 nV/°C) 和轨到轨输入/输出。它还可以处理高速切换并实现精确的信号放大。可简单概括为以下几点：

压摆率：19V/μsec (典型值)

失调电压漂移：70nV/°C (典型值)

轨到轨输入/输出

能够进行高速切换

图4 ADA4510-2 在多路复用器输出级中的应用

数据采集

在数据采集方面，需要噪声性能不会干扰数据精度和能够处理高信号频率的增益带宽。ADA4510-2 具有低噪声 (1/f 噪声 = 1μV p-p 典型值 (0.1 至 10Hz)，噪声密度 = 5nV/√Hz 典型值 (@1kHz)) 和宽增益带宽 (10.4MHz 典型值)。它可以实现高精度和高采样速度的数据采集。可简单概括为以下几点：

1/f 噪声：1μVp-p (典型值) (0.1 至 10Hz)

噪声密度：5nV/√Hz (典型值) (@1kHz)

增益带宽：10.4MHz

可以高精度和高采样速度采集数据

图5 ADA4510-2 在数据采集中的应用

有源滤波器

在此应用中，需要低输入偏置电流以保持信号精度。增益带宽对于支持宽频率范围也很重要。ADA4510-2 具有低输入偏置电流 (最大 10pA) (@25°C) 和宽增益带宽 (典型值为 10.4MHz)。由于它可以处理很宽的频率范围，因此它是一个易于用作有源滤波器的运算放大器。可简单概括为以下几点：

偏置电流：最大 10pA (@25°C)

增益带宽：10.4MHz (典型值)

适用于宽频率范围的滤波器设计

图6 ADA4510-2 在有源滤波器中的应用

高精度参考电压缓冲器

为了保持准确的基准电压，需要偏移电压和偏移电压漂移性能。ADA4510-2 具有低失调电压 (最大 ±20μV) 和低失调电压漂移 (典型值为 70nV/°C)，以确保参考电压的稳定运行。

失调电压：最大 ±20μV

失调电压漂移：70nV/°C (典型值)

参考电压稳定运行

图7 ADA4510-2 在高精度参考电压缓冲器中的应用

D/A 转换器缓冲器

它还被用作 D/A 转换器缓冲器。在这里，为了正确放大来自 D/A 转换器的输出信号，必须具有高单调性和低误差。ADA4510-2 具有高单调性、低失调电压 (最大 ±20μV) 和低失调电压漂移 (典型值为 70nV/°C)，可以在不丢失信号信息的情况下实现高精度的信号输出。

单调递增

失调电压：最大 ±20μV

失调电压漂移：70nV/°C (典型值)

高精度信号输出

图8 ADA4510-2 在 D/A 转换器缓冲器中的应用

通过元器件标准化为降低成本做出贡献

下图 (图9) 显示了使用 ADA4510-2 作为传感器输入级、多路复用器输出级和参考电压源缓冲器的电路原理图：

图9 ADA4510-2 在多种电路应用中的原理图

通过这种方式，ADA4510-2 就可以通用于各种应用的运算放大器。上面的示例只是电路的一小部分，但在实际应用中，ADA4510-2 可用于构建更多的电路。当然，跨应用的通用化也是可能的。通过将之前单独选择的运算放大器尽可能整合到 ADA4510-2 中，可以减少元器件数量，从而降低管理成本、采购风险。

DigiTrim 技术简介

最后为大家介绍 ADI 专有的DigiTrim 技术，该技术也用于 ADA4510-2。

近年来，随着电子设备的电压普遍变低，电压容差范围越来越窄，对运算放大器的精度要求也越来越高。评估运算放大器精度的一个重要指标是输入失调电压。为了提高其性能，人们引入了各种调整技术。特别是“偏移调整”，即在出厂前单独调整 IC 的精度，已被许多运算放大器制造商引入。但偏移调整的成本也会被添加到 IC 的价格中。由于价格限制，偏移调整在通用运算放大器中并不常见。

ADI 的DigiTrim 专利技术可以使调整成本比传统技术低约 30%。该技术允许通过偏移调整提高性能，同时保持通用运算放大器的价格不变。ADI 的许多放大器都采用 DigiTrim 技术，可在电路封装后调整失调电压，封装后调整技术的优点是可以纠正组装过程中由于机械应力引起的个体差异引起的偏移电压。

DigiTrim 通过对数字代码进行编程来调整电路性能，以便在器件封装后用作电流源。此调整信息通过现有的模拟引脚输入，并且可以重新调整，直至达到最佳精度。调整完成后，电路将被锁定并装运，从而防止最终用户意外重新调整。这样就无需在晶圆级进行微调测试，从而大大降低了成本。

总结

本文我们介绍了 ADI 的通用运算放大器 ADA4510-2，该放大器在各种电路中具有通用性。通过利用高精度和低成本的 ADA4510-2，可以轻松实现元器件通用化。