【OPA388】体验二： 实测运放输入偏移电压及输入电压噪声

jackfrost

【OPA388】体验二： 实测运放输入偏移电压及输入电压噪声 [复制链接]

         TI新出的这款高精度零漂移运放OPAx388突出的亮点主要是超低的输入偏移电压，典型0.25uV，最大5uV；超低的温度漂移： ±0.005μV/°C；以及非常低的输入电压噪声，0.1~10HZ仅140nVpp典型值，因此主要打算是评估下输入偏移电压和输入电压噪声这两项。其他的亮点比如高线性度低失真这些性能，没有条件来测试，因此只能是在前篇做了下纸面上的分析。
      由于OPA388的输入偏移电压超级低，0.25uV TYPE，最大也仅5uV，因此直接用万用表测是不现实的，到这种级别，即使电路板引脚和焊锡等异种金属之间的热电偶效应都能达到uV以上了，温度的变化都会导致测量电压的变化，等等。故也只能做个粗略的评估，打算是将运放接成正相1001倍放大，将输入偏移电压放大1001倍后测量输出电压，从而间接得到等效输入偏移电压。电路还是直接用的我之前做的0.1~10HZ超低噪声放大器的电路，输入部分电路如下图

      输入采用2片OPA388单运放，分别接成1001倍放大电路，反馈电阻为51欧/51K欧，正相输入端直接接地，由于反馈电阻用的51欧，因此不至于会影响输入偏移电压的测量，直接测量2片OPA388的输出端就能得到输出偏移电压，除以1001倍就是等效输入偏移电压。由于这次拿到的是单运放OPA388，由于手头上现有做实验的板子都是双运放DIP8的，因此从深水宝上购买了双SOIC8单运放转DIP8双运放的转接板。



      2片OPA388和1片转接板，拿起烙铁焊了起来，SOIC8的妥妥的EASY！马上就焊完了，漂亮


       这次试验的板子就用到前些年做的洞洞板运放超低频噪声放大器的板子，由于这次OPA388是5V的轨到轨输入输出运放，原先的电路用的是36V高电压的OPA2188和OPA2277，因此必须改成正负2.5V供电了，用2节镍氢电池串起来正好2.6V左右，4节作为放大器运放的供电+-2.6V正好。
       测量输出偏移电压用了HP 34401A 六位半台式万用表，设置为6位模式、AC FLITER为 3HZ低速模式，将表笔测试勾短路测得34401A的本底电压是-0.1uV。

       电路板通电后再分别测量2片OPA388的输出端，分别是-2.6446mV和0.9030mV，此时测得2片OPA388的静态电流是3.6mA，也就是1.8mA单运放。



      二者分别除以1001倍，就可以求出两片OPA388的等效输入偏移电压分别为 -2.64uV 和 -0.902uV，可见它的输入偏移电压是超级低的，测试条件所限并不一定准确，但是也是在DATASHEET 5uV MAX的指标范围内的，结果可以接受，这个电压也足够足够低了。
       接下来测试OPA388的等效输入电压噪声，本次测量在前面并联的1001倍放大器基础上再增加0.1~10HZ的带通滤波器电路，如下图

这个是来自TI官方0.1~10HZ滤波器设计图，总共增益是10*10=100倍，加上前级双OPA388并联的1001倍正相放大器，2倍的加法器，整个电路的增益是1001*2*100约200000倍，要注意的是双1001倍正相放大器并联的结构，实际单运放的等效输入电压噪声，是运放并联结构等效输入电压噪声的1.4倍左右。
      仍旧是用的原先的电路板，这里由于用了+-2.5V的供电，因此后面2个运放都得换成轨到轨输入输出的运放，翻来翻去，终于找了了合适的，AD8616、OPA2376，都是精密运放，性能也足够好，继续是转接板伺候


排排坐，从左至右分别是，2片OPA388合并成的“伪OPA2388双运放"、 AD8616精密双运放、OPA2376精密双运放SOIC8、 OPA2376精密双运放MOSP8。

原先用洞洞板做的0.1~10HZ超低噪声放大器，月饼盒做屏蔽，+-2.5V电源采用了4节镍氢电池。

运放插上了，三个运放三种颜色还都不一样，嘿嘿

来张近景特写

     装进月饼盒，盖上盒盖，屏蔽妥妥的，放大器输出的BNC口用一根同轴电缆直接输出到示波器的输入端。由于示波器BNC头的外壳是接地线的，月饼盒也通过BNC头一点接地，以期获得良好的屏蔽效果。


示波器设置 垂直5mV/DIV， 1S/DIV时基，打开统计功能，不接电路的时候测得本底噪声为600uVpp。
       接上BNC电缆，打开放大器电源后，静置一段时间后观测到0.1HZ~10HZ噪声图如下


     示波器的统计功能很方便直观，直接可以读出噪声的峰峰值是22mV，22mV / 200000 = 110nVpp，因此采用并联输入放大器结构的总等效输入噪声就是110nVpp，如果折算成单运放的话再乘以1.4倍，就是154nVpp，对照TI官方PDF给出的典型值是140nVpp，这次实测的数据应该是靠谱的，它这个等效输入电压噪声虽然比AD797 LT1028 AD4528等等这些个低要高一些，但是关键是OPA388这个等效输入电压、电流噪声都比较均衡，容易用好，不像前面这些运放等效输入电压噪声甚至低至50nVpp，但是等效输入电流噪声就比这个OPA388大几十倍，输入电阻必须非常小，一旦实地应用起来就会有各种掣肘，实际噪声效果还真就是比不上OPA388。
      这次噪声放大器对比我之前用OPA2188的低了大约30nV，提升明显，非常不错了，到这种程度也差不多就是现有各类超精密超低噪声运放器件的极致了，适合测量绝大多数基准的0.1~10HZ噪音了，即使是超级低噪声的LTC6655-2.5的650nVpp也不在话下，LM399这类更不用说了。TI新出的这颗OPA388运放的性能绝对能说得上是超一流的，妥妥的好钢，值得拥有。

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天天1

赞一个话说楼主好有耐心，写的挺详细的

jackfrost

悲剧！ 今天本来还想用这个新换成OPA388的放大器来测量一下手头上一些基准如LTC6655、2DW232、AD586、ADR444等的实际噪音水平的，由于输入电解电容要充电静置一段时间漏电才能减少，因此就把12V锂电池直接接在电容输入端和地之间，就去忙别的事情了，结果一会回来发现12V电池发烫啊，赶紧断开电池，原来是电路板我随手放到月饼盒上，结果电路板上裸露的电线直接碰到金属月饼盒，短路了，导致12V直接电压注入了OPA388，再测输出端都是-2.5V了，这2片OPA388都报销了，真是悲剧中的悲剧啊

soso

jackfrost 发表于 2017-5-23 21:34
悲剧！ 今天本来还想用这个新换成OPA388的放大器来测量一下手头上一些基准如LTC6655、2DW232、AD586、 ...

成也月饼盒，败也月饼盒
这两片OPA388 也算完成了使命。话说再邮寄过去两片？

jackfrost

谢谢SOSO姐，自己不小心弄坏了，实在没脸再麻烦论坛的，过些日子自己还有些零件要买，到时候自己再顺带着冒泽一起采购2片就行了