OPA396 [TI]
微功耗、高精度、高速度功率比、成本优化型 RRIO 单路运算放大器;
| 型号： | OPA396 |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 微功耗、高精度、高速度功率比、成本优化型 RRIO 单路运算放大器 放大器 运算放大器 |
| 文件： | 总30页 (文件大小：2137K) |
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OPA396
ZHCSN05 –JULY 2021
OPA396 低IQ、低输入偏置电流精密运算放大器
1 特性
3 说明
• 低IQ：23.5µA
• 增益带宽积：1MHz
OPA396 高精度放大器具有高带宽 (1MHz) 和超低静态
电流 (23.5µA) 的特性组合。这些特性加上轨到轨输入
和输出，使该器件成为高增益、低功耗应用的理想选
择。10fA 的超低输入偏置电流、100µV 的失调电压
（最大值）和 1.2µV/°C 的温漂有助于在具有严苛低功
耗要求的比例式电流检测传感器前端中保持高精度。
• 低输入偏置电流：10fA（典型值）
• 低失调电压：±100µV（最大值）
• 低温漂：±1.2µV/°C
• 低电源电压运行范围：1.7V 至5.5V
• 输入共模范围超出电源轨±100mV
• 快速压摆率：1V/µs
• 高负载电容驱动
• 高输出电流驱动：60mA
• 轨到轨输出
OPA396 使用德州仪器(TI) 专有的e‑trim™ 运算放大器
技术，实现了超低失调电压和低输入温漂的独特组合，
无需任何输入切换或自动置零技术。基于 CMOS 的技
术平台还采用现代、稳健的输出级设计，可耐受高输出
电容，从而缓解典型低功耗放大器中常见的稳定性问
题。
• EMI/RFI 滤波输入
• 小型封装：SC70 和WCSP（预发布）
器件信息
封装(1)
2 应用
封装尺寸（标称值）
器件型号
OPA396
• 便携式电子产品
• 流量变送器
• 血糖监测仪
SC-70 (5)
2.00mm x 1.25mm
(1) 要了解所有可用封装，请参见数据表末尾的封装选项附录。
• 过程分析（pH、气体、力和湿度）
• 温度变送器
• 压力变送器
• 医疗传感器贴片
• 楼宇自动化
• 可穿戴健身和活动监测仪
• 气体检测仪
• 模拟安防摄像机
OPA396
ADS7042
+
Sensors
Bridges
CE
Transducers
Electrochemical Cells
Photodiodes
RE
WE
ꢀ
OPA396
ADS7042
+
高输入阻抗、低失调电压缓冲器
本文档旨在为方便起见，提供有关TI 产品中文版本的信息，以确认产品的概要。有关适用的官方英文版本的最新信息，请访问
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English Data Sheet: SBOSA65
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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 引脚配置和功能................................................................. 3
6 规格................................................................................... 4
6.1 绝对最大额定值...........................................................4
6.2 ESD 等级.................................................................... 4
6.3 建议运行条件.............................................................. 4
6.4 热性能信息..................................................................4
6.5 电气特性......................................................................5
6.6 典型特性......................................................................7
7 详细说明.......................................................................... 14
7.1 概述...........................................................................14
7.2 功能方框图................................................................14
7.3 特性说明....................................................................15
7.4 器件功能模式............................................................ 16
8 应用和实现.......................................................................17
8.1 应用信息....................................................................17
8.2 典型应用....................................................................17
9 电源相关建议...................................................................21
10 布局............................................................................... 21
10.1 布局指南..................................................................21
10.2 布局示例..................................................................21
11 器件和文档支持..............................................................22
11.1 器件支持..................................................................22
11.2 文档支持..................................................................22
11.3 接收文档更新通知................................................... 22
11.4 支持资源..................................................................22
11.5 商标.........................................................................22
11.6 静电放电警告...........................................................22
11.7 术语表..................................................................... 22
12 机械、封装和可订购信息...............................................23
4 修订历史记录
日期
修订版本
说明
*
2021 年7 月
初始发行版
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2
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5 引脚配置和功能
+IN
Vœ
1
2
3
5
V+
+
œ
œIN
4
OUT
Not to scale
图5-1. DCK 封装，5 引脚SC70，顶视图
表5-1. 引脚功能
引脚
I/O
说明
名称
编号
3
1
4
2
5
I
I
–IN
+IN
OUT
V–
V+
反相输入
同相输入
O
输出
负电源（最低）
正（最高）电源
—
—
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6 规格
6.1 绝对最大额定值
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值
最大值
单位
6
单电源
VS
V
电源电压，VS = (V+) –(V–)
输入电压，所有引脚
±3
双电源
共模
(V+) + 0.5
(V+) –(V–) + 0.5
±10
(V–) –0.5
V
差分
mA
输入电流，所有引脚
输出短路(2)
持续
持续
150
150
TA
-55
°C
°C
工作温度
Tstg
–65
贮存温度
(1) 超出绝对最大额定值运行可能会对器件造成永久损坏。绝对最大额定值并不表示器件在这些条件下或在建议运行条件以外的任何其他条
件下能够正常运行。如果超出建议工作条件但在绝对最大额定值范围内使用，器件可能不会完全正常运行，这可能影响器件的可靠性、
功能和性能，并缩短器件寿命。
(2) 接地短路，每个封装对应一个放大器。
6.2 ESD 等级
值
单位
人体放电模型(HBM)，符合ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1)
充电器件模型(CDM)，符合JEDEC 规范JESD22-C101(2)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±500
(1) JEDEC 文件JEP155 指出：500V HBM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准ESD 控制流程下安全生产。
6.3 建议运行条件
在自然通风条件下的工作温度范围内测得（除非另有说明）
最小值
1.7
标称值
最大值
单位
5.5
±2.75
+0.5
125
单电源
VS
TA
V
电源电压，VS = (V+) –(V–)
±0.85
-0.5
双电源
差分
输入电压
额定温度
-40
°C
6.4 热性能信息
OPA396
热指标(1)
DCK (SC70)
单位
5 引脚
214
115
58
RθJA
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
RθJC(top)
RθJB
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
29
ΨJT
结至顶部特征参数
58
ΨJB
结至电路板特征参数
结至外壳（底部）热阻
RθJC(bot)
不适用
(1) 有关新旧热指标的更多信息，请参阅半导体和IC 封装热指标应用报告。
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6.5 电气特性
在VS = 1.7V 至5.5V，TA = 25°C 且VCM = VS/2 时测得（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
失调电压
VS = 5.0V
±10
±60
±15
±100
±750
±100
±600
±5
VCM = (V+) –0.3V，VS = 5.0V
VCM = (V–) –0.1V
VOS
µV
输入失调电压
TA = –40°C 至+125°C(1)
TA = 0°C 至85°C(1)
±1
dVOS/dT
PSRR
µV/°C
µV/V
输入失调电压温漂
电源抑制比
TA = –40°C 至+125°C(1)
VCM = (V–) –0.1V
±1.2
±6
40
输入偏置电流
TA = 25°C(1)
±0.01
±3.78
±0.01
±1.00
10
10
IB
pA
pA
输入偏置电流
输入失调电流
TA = –40°C 至+125°C(1)
TA = 25°C(1)
IOS
TA = –40°C 至+125°C(1)
噪声
0.91
6.0
130
60
µVRMS
µVPP
f = 0.1Hz 至10Hz，VCM = V
输入电压噪声
f = 10Hz
f = 1kHz
f = 10kHz
f = 1kHz
en
nV/√Hz
fA/√Hz
输入电压噪声密度
输入电流噪声密度
55
in
30
输入电压
(V+) +
0.1V
(V–) –
TA = –40°C 至+125°C(1)
VCM
V
共模电压
0.1V
89
100
90
100
121
100
69
(V–) –0.1V ≤VCM ≤(V+) –1.5V
(V–) –0.1V ≤VCM
≤
CMRR
dB
共模抑制比
TA = –40°C 至+125°C(1)
(V+) –1.5V，VS = 5.5V
(V+) –0.6V ≤VCM ≤(V+) + 0.1V
输入阻抗
Zid
0.1 || 1
1 || 1
GΩ|| pF
TΩ|| pF
差分输入阻抗
共模输入阻抗
Zic
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6.5 电气特性(continued)
在VS = 1.7V 至5.5V，TA = 25°C 且VCM = VS/2 时测得（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
开环增益
(V–) + 0.1V < VO < (V+) –0.1V，
VCM = (V–) –100mV，
RL = 10kΩ
100
121
VS = 5.5V
(V–) + 0.45V < VO < (V+) –
0.45V，
100
90
121
113
107
VCM = (V–) –100mV，
RL = 2kΩ
AOL
dB
开环电压增益
(V–) + 0.1V < VO < (V+) –0.1V，
VCM = (V+) –1.5V，
RL = 10kΩ
VS = 1.7V
(V–) + 0.45V < VO < (V+) –
0.45V，
VCM = (V+) –1.5V，
RL = 2kΩ
90
频率响应
450
0.85
0.75
1
kHz
IOUT = 0µA，RL = 10kΩ
IOUT = 0µA，RL = 50kΩ
IOUT = 100µA，RL = 10kΩ
UGB
G = 1
单位增益带宽
MHz
GBW
SR
MHz
V/µs
µs
增益带宽积
压摆率
1
G = -1，4V 阶跃
tS
8
精度达到0.1%，VS = 5.5V，G = 1，1V 阶跃
趋稳时间
tOR
VIN x G = VS
15
µs
过载恢复时间
输出
3
10
40
10
空载
RL = 10kΩ
自电源轨的电压输出
摆幅
VO
mV
RL = 2kΩ
TA = –40°C 至+125°C，两个轨，RL = 10kΩ(1)
VS = 5.5V
ISC
60
4
mA
短路电流
ZO
f = 1MHz，IOUT = 100µA
kΩ
开环输出阻抗
电源
23.5
30
32
每个放大器的静态电
流
IQ
µA
VCM = (V+) –1.5V
TA = –40°C 至+125°C(1)
(1) 根据多个批次的器件组装工作台系统测量值建立的规范。
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6.6 典型特性
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
40
35
30
25
20
15
10
5
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0
-50 -40 -30 -20 -10
0
10
20
30
40
50
-4
-3
-2
-1
0
1
2
3
4
Input Offset Voltage (mV)
图6-1. 失调电压分布图
Offset Voltage Drift (mV/èC)
opa3
C037
45 个单元
图6-2. 失调电压温漂分布（–40°C 至+125°C）
300
200
100
0
100
75
50
25
0
-25
-50
-75
-100
-100
-200
-300
-50
-25
0
25
50
75
100
125
0
1
2
Common-mode Voltage (V)
3
4
5
Temperature (èC)
C042
C043
5 个单元
图6-3. 失调电压与温度之间的关系
5 个单元
图6-4. 失调电压与共模电压间的关系
1500
1000
500
200
150
100
50
0
0
-50
-500
-1000
-1500
-100
-150
-200
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Common-mode Voltage (V)
4.5
5
5.5
6
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Supply Voltage (V)
4.5
5
5.5
6
C044
C041
VS = 5.5V
30 个单元
VS = 5.5V
图6-6. 偏移电压与电源电压间的关系
5 个单元
图6-5. 失调电压与共模电压间的关系
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
140
120
100
80
240
200
160
120
80
30
20
10
0
G = -1
G = +1
G = +10
Gain
Phase
60
40
40
20
0
0
-40
-80
-120
-10
-20
-20
-40
100
1k
10k 100k
Frequency (Hz)
1M
10M
10m 100m
1
10
100 1k
Frequency (Hz)
10k 100k 1M 10M
C003
C001
RL = 空载
图6-8. 闭环增益和相位与频率间的关系
图6-7. 开环增益和相位与频率间的关系
50
40
100
IB-
IB+
IOS
IB-
IB+
IOS
75
50
30
20
25
10
0
0
-10
-20
-30
-40
-50
-25
-50
-75
-100
-2
-1.5
-1
-0.5
0
0.5
Common-mode Voltage (V)
1
1.5
2
-1 -0.8 -0.6 -0.4 -0.2
0 0.2 0.4 0.6 0.8
Common-mode Voltage (V)
1
C052
C051
VS = 3.3V
以VS/2 为基准的共模电压
VS = 1.7V
以VS/2 为基准的共模电压
图6-10. 输入偏置电流与共模电压间的关系
图6-9. 输入偏置电流与共模电压间的关系
100
2500
2000
1500
1000
500
IB-
IB+
IOS
IB-
IB+
IOS
75
50
25
0
-25
-50
-75
-100
0
-500
-3
-2
-1
0
1
Common-mode Voltage (V)
2
3
-3
-2
-1
0
1
Common-mode Voltage (V)
2
3
C018
C019
VS = 5.5V
VS = 5.5V
以VS/2 为基准的共模电压
以VS/2 为基准的共模电压
图6-12. 输入偏置电流与共模电压间的关系
图6-11. 输入偏置电流与共模电压间的关系
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
36
32
28
24
20
16
12
8
60
54
48
42
36
30
24
18
12
6
4
0
-100
0
-100
-75
-50
-25
Negative Input Bias Current (fA)
0
25
50
75
100
-75
-50
-25
Positive Input Bias Current (fA)
0
25
50
75
100
C020
C021
图6-13. 负输入偏置电流分布
图6-14. 正输入偏置电流分布
6
5.4
4.8
4.2
3.6
3
IB-
IB+
IOS
10
1
-40èC
25èC
85èC
125èC
0.1
0.01
2.4
1.8
1.2
0.6
0
-50
-25
0
25
50
75
100
125
0
10
20
30
40
50
60
Output Current (mA)
70
80
90 100
Temperature (èC)
C022
C045
图6-15. 输入偏置电流与温度间的关系
图6-16. 输出电压摆幅与输出电流间的关系
（最大电源电压）
3
2.7
2.4
2.1
1.8
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0
120
100
80
60
40
20
0
-
25
85
40
è
C
PSRR-
PSRR+
è
è
C
C
125èC
0
10
20
30
40
50
60
Output Current (mA)
70
80
90 100
1
10
100
1k
Frequency (Hz)
10k
100k
1M
C046
C031
图6-17. 输出电压摆幅与输出电流间的关系
（最大电源电压）
图6-18. PSRR 与频率间的关系
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
20
17.5
15
40
30
12.5
10
20
7.5
5
10
2.5
0
0
-2.5
-5
-10
-20
-30
-40
-7.5
-10
-12.5
-15
-17.5
-20
-50
-25
0
25
50
75
100
125
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Temperature (èC)
C004
Temperature (èC)
C032
5 个单元
5 个单元
图6-20. PSRR 与温度间的关系
图6-19. CMRR 与温度间的关系
10000
1000
100
VOUT
10
100m
Time (1 s/div)
1
10
100
Frequency (Hz)
1k
10k
100k
C028
C036
图6-21. 0.1Hz 至10Hz 噪声
图6-22. 输入电压噪声频谱密度与频率间的关系
5
1
1
-40
-60
-80
G = –1, 10-kΩ Load
G = –1, 100-kΩ Load
G = +1, 10-kΩ Load
G = +1, 100-kΩ Load
-40
0.1
0.1
0.01
-60
-80
0.01
G = –1, RL = 10 kΩ
G = –1, RL = 100 kΩ
G = +1, RL = 10 kΩ
G = +1, RL = 100 kΩ
0.002
0.001
-100
10m
100m
Output Amplitude (VRMS
1
200
2k
)
C034
Frequency (Hz)
C035
f = 1kHz
图6-24. THD+N 与输出幅度间的关系
滤波器带宽= 80kHz
VOUT = 1VRMS
图6-23. THD+N 比与频率间的关系
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
30
24
18
12
6
34
32
30
28
26
24
22
20
0
0
1
2
3
Supply Voltage (V)
4
5
6
-50
-25
0
25
50
75
100
125
150
Temperature (èC)
C024
C025
5 个单元
5 个单元
图6-26. 静态电流与温度间的关系
图6-25. 静态电流与电源电压间的关系
10
1000
100
10
7.5
5
2.5
0
-2.5
-5
1
-7.5
-10
0.1
1
10
100
1k 10k
Frequency (Hz)
100k
1M
10M
-50
-25
0
25
50
75
100
125
Temperature (èC)
C047
C002
5 个单元
图6-28. 开环输出阻抗与频率间的关系
图6-27. 开环增益与温度间的关系
60
55
50
45
40
35
30
25
20
80
60
40
20
0
RISO = 0 W
RISO = 25 W
RISO = 50 W
RISO = 0 W
RISO = 25 W
RISO = 50 W
10
100
Output Capacitance (pF)
1000
10
100
Output Capacitance (pF)
1000
C016
C017
G = +1
G = –1
图6-29. 小信号过冲与容性负载间的关系
（10mV 阶跃）
图6-30. 小信号过冲与容性负载间的关系
（10mV 阶跃）
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
VIN
VOUT
VIN
VOUT
Time (100 ms/div)
Time (5 ms/div)
C029
C048
图6-31. 无相位反转
图6-32. 正过载恢复
VIN
VOUT
VIN
VOUT
Time (5 ms/div)
Time (10 ms/div)
C027
C015
G = +1
图6-33. 负过载恢复
图6-34. 小信号阶跃响应（10mV 阶跃）
VIN
VOUT
VIN
VOUT
Time (10 ms/div)
Time (10 ms/div)
C049
C013
G = +1
G = –1
图6-36. 大信号阶跃响应（4V 阶跃）
图6-35. 小信号阶跃响应（10mV 阶跃）
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6.6 典型特性(continued)
TA = 25°C，VS = 5.0V，VCM = VS / 2，RLOAD = 10kΩ连接至VS / 2，且CL = 100pF（除非另有说明）
VIN
VOUT
Falling
Rising
Time (5 ms/div)
Time (2 ms/div)
C014
C033
G = –1
图6-38. 建立时间（1V 正阶跃）
图6-37. 大信号阶跃响应（4V 阶跃）
90
85
80
75
70
65
60
55
50
7
6
5
4
3
2
1
0
Sourcing
Sinking
Vs=ê2.75 V
Vs=ê0.85 V
-40
-20
0
20
40
60
80
100 120 140
1
10
100
1k
Frequency (Hz)
10k
100k
1M
Temperature (èC)
C026
C008
图6-39. 短路电流与温度间的关系
图6-40. 最大输出电压与频率间的关系
140
120
100
80
60
40
20
0
10M
100M
Frequency (Hz)
1000M
C007
PRF = –10dBm
图6-41. EMIRR 与频率之间的关系
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7 详细说明
7.1 概述
OPA396 是采用专有失调电压修整技术的低失调电压、低功耗 e-trim 运算放大器。该运算放大器可提供超低输入
失调电压、温漂和输入偏置电流，同时可实现出色的带宽与静态电流比。OPA396 的工作电压为 1.7V 至 5.5V，
单位增益稳定，旨在用于各种通用和精密应用。
该输出具有先进的输出级，可承受高容性负载，从而实现稳定可靠的性能。OPA396 的优势使其成为适用于高阻
抗传感器的出色放大器，因为在高阻抗传感器中，输入偏置电流、失调电压和功耗至关重要。
7.2 功能方框图
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7.3 特性说明
7.3.1 低输入偏置电流
OPA396 采用 CMOS 输入和先进的 ESD 保护电路，因此可实现极低的输入偏置电流。输入偏置电流 (IB) 主要取
决于 CMOS 输入放大器的输入保护方案。如果不仔细考虑 ESD 单元，CMOS 输入器件可能会出现较大的输入偏
置电流，尤其在温度升高的情况下。OPA396 在125°C 下可实现最大值为±30pA 的出色输入偏置电流额定值。
7.3.2 输入差分电压
OPA396 在输入节点之间没有连接任何二极管，从而使输入电压位于电源电压范围内。图 7-1 显示了输入结构。
尽管该器件可以承受任何不超过电源电压的差分输入电压，但无法在大于0.5V 的差分输入电压下持续运行。
V+
1 kꢀ
+IN
œ
CORE
1 kꢀ
œIN
+
Vœ
图7-1. 等效输入电路
7.3.3 容性负载驱动
OPA396 采用先进的输出驱动电路，即使在容性负载高达 1nF 的情况下也能保持稳定性。由于用于偏置输出级的
电流等级较低，许多低静态电流放大器在连接到容性负载时会表现出较差的稳定性。根据设计，OPA396 的输出
级可适应高容性负载，而不会产生额外的电流消耗。此特性可在所有温度和电源条件下确保器件高度稳定，从而
实现稳健的系统性能。
7.3.4 EMI 抑制
OPA396 通过集成电磁干扰 (EMI) 滤波来降低无线通信、混合使用模拟信号链和数字元件的高密度电路板等干扰
源产生的 EMI 干扰影响。通过电路设计技术可改进 EMI 抗扰度；OPA396 受益于这些设计改进措施。德州仪器
(TI) 已经开发出在 10MHz 至6GHz 扩展宽频谱范围内准确测量和量化运算放大器抗扰度的功能。图7-2 显示了对
OPA396 执行此测试的结果。表 7-1 列出了 OPA396 在实际应用中常见特定频率下的 EMIRR IN+ 值。表 7-1 中
列出的应用可在下图所示的特定频率或其近似频率下运行。有关详细信息也可参阅运算放大器的 EMI 抑制比 应用
报告，可从www.ti.com 下载此报告。
电磁干扰(EMI) 抑制比(EMIRR) 可用来描述运算放大器的EMI 抗扰性。对许多运算放大器来说，射频信号整流会
导致失调电压变化这一常见不利影响。如果一个运算放大器能更有效地抑制由 EMI 引起的失调电压变化，则需要
该放大器会具有较高的 EMIRR（其大小通过分贝值来量化）。测量 EMIRR 的方法有很多种，但本节提供的是
EMIRR +IN，它专门描述了当射频信号施加到运算放大器的同相输入引脚时的 EMIRR 性能。一般来说，出于以
下三个原因，仅对同相输入进行EMIRR 测试：
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1. 众所周知，运算放大器输入引脚对EMI 最为敏感，通常比电源引脚或输出引脚能更好地校正射频信号。
2. 同相和反相运算放大器输入具有对称的物理布局，并表现出近乎匹配的EMIRR 性能。
3. 在同相引脚上测量EMIRR 比在其他引脚上测量更简单，因为在PCB 上可以隔离同相输入端子。这种隔离使
得射频信号可以直接施加到同相输入端子上，而不会与其他组件或连接性PCB 走线之间发生复杂的相互作
用。
传导或辐射到运算放大器任何引脚的高频信号可能会导致不利影响，因为放大器没有足够的环路增益来校正具有
带宽外频谱内容的信号。在输入端、电源或输出端上传导或辐射的 EMI 可能会导致意想不到的直流失调电压、瞬
态电压或其他未知的行为。应确保对敏感模拟节点与噪杂的无线电信号以及数字时钟和接口之间实施适当的屏蔽
和隔离。
OPA396 的 EMIRR +IN 与频率间的关系图如图 7-2 所示。OPA396 单位增益带宽为 1MHz。低于该频率的
EMIRR 性能表示存在位于运算放大器带宽内的干扰信号。
140
120
100
80
60
40
20
0
10M
100M
Frequency (Hz)
1000M
C007
图7-2. EMIRR 测试
表7-1. OPA396 在相关频率下的EMIRR IN+
应用和分配
EMIRR IN+
频率
400MHz
39.1dB
移动无线广播、移动卫星、太空操作、气象、雷达、超高频(UHF) 应用
全球移动通信系统(GSM) 应用、无线电通信、导航、GPS（最高可达1.6GHz）、GSM、航空移动通
信及UHF 应用
900MHz
1.8GHz
2.4GHz
46.5dB
61.3dB
69.8dB
GSM 应用、个人移动通信、宽带、卫星和L 波段（1GHz 至2GHz）
802.11b、802.11g、802.11n、蓝牙®、个人移动通信、工业、科学和医疗(ISM) 无线频段、业余无线电
通信和卫星、S 波段（2GHz 至4GHz）
3.6GHz
5GHz
82.5dB
83.6dB
无线电定位、航空通信和导航、卫星、移动通信、S 波段
802.11a、802.11n、航空通信和导航、移动通信、太空和卫星操作、C 波段（4GHz 至8GHz）
7.4 器件功能模式
OPA396 具有单一功能模式，可在电源电压大于 1.7V (±0.85V) 时正常工作。OPA396 的最大额定电源电压为
5.5V (±2.75V)。
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8 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于TI 器件规格的范围，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客 户应负责确定
器件是否适用于其应用。客户应验证并测试其设计，以确保系统功能。
8.1 应用信息
OPA396 是单位增益稳定的精密运算放大器，不会出现意外输出和相位反转。OPA396 针对完整的轨到轨输入范
围进行了优化，允许使用低电压单电源或双电源供电。这些高精度、低噪声微型放大器可提供高阻抗输入（共模
范围比电源电压高 100mV，并且输入端可承受整个电源电压范围）。OPA396 精密放大器设计用于低增益或高增
益的传感器放大、低功耗模拟信号链应用以及低功耗分立式MOSFET 或双极驱动器。
8.2 典型应用
8.2.1 三端CO 气体传感器
图 8-1 显示了一个与三端非偏置 CO 传感器配合使用的简单微功耗恒电位仪电路。该设计同样适用于许多其他类
型的三端气体传感器或电化学电池。基本传感器具有三个电极：感应或工作电极 (WE)、计数器电极 (CE) 和参考
电极 (RE)。电流在 CE 和 WE 之间流动，其大小与检测到的浓度成正比。RE 监测内部参考点的电势。对于非偏
置传感器，必须通过调节 CE 上的偏置将 WE 和 RE 保持在相同的电势。通过由 U1 形成的恒电位仪电路，伺服
反馈操作会将 RE 引脚保持在由 VREF 设置的电势。由于传感器的大电容，R1 可保持稳定性。C1 和R2 形成恒电
位仪积分器并设置反馈时间常数。U2 形成跨阻放大器 (TIA)，以将产生的传感器电流转换为与之成正比的电压。
跨阻增益和最终的灵敏度由RF 根据方程式1 进行设置：
VTIA = (–I * RF) + VREF
(1)
RLoad 是阻值通常由传感器制造商指定（通常为10Ω）的负载电阻器。WE 上的电势由施加的VREF 进行设置。
R1
CE
RLOAD
R2
RE
+
VREF
U1
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WE
RF
RLOAD
VOUT
VREF
+
U2
OPA396
图8-1. 三端CO 气体传感器
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8.2.1.1 设计要求
在此示例中，CO 传感器的电气模型用于仿真传感器性能，如图 8-2 所示。该仿真旨在对灵敏度为 69nA/ppm 的
CO 传感器建模。电源电压和模数转换器(ADC) 最大输入电压为2.5V，最大浓度为300ppm。
CO Sensor
Model
VCE
10 kΩ
CE
300 Ω
260 mF
2 Ω
2 Ω
2.5 V
10 kΩ
RE
œ
VREF
+
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130 mF
300 Ω
110 kΩ
2.5 V
VTIA
ISENS
0 µA to 20 µA
WE
10 Ω
œ
VREF
+
OPA396
图8-2. CO 传感器仿真原理图
8.2.1.2 详细设计过程
首先，确定VREF 电压。该电压是在最大上余量与分辨率之间进行折衷的结果，也是CE 端子上的最小摆幅限额，
因为随着浓度（传感器电流）增加，CE 端子通常会相对 RE 电势变为负值。对于该特定的传感器，基准测量发现
浓度为300ppm 时CE 和RE 之间的差值为 180mV。为了允许在 10kΩ电阻器上出现负 CE 摆幅下余量和压降，
我们为VREF 选择了300mV。
VZERO = VREF = 300 mV
(2)
其中
• VREF 是基准电压(300mV)。
• VZERO 是浓度电压(300mV)。
接下来，我们计算最高预计浓度下的最大传感器电流：
ISENSMAX = IPERPPM * ppmMAX = 69nA * 300ppm = 20.7µA
(3)
其中
• ISENSMAX 是最大预计传感器电流。
• IPERPPM 是制造商指定的每ppm 传感器电流（以安培为单位）。
• ppmMAX 是所需的最大ppm 读数。
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然后，求出大于测量用基准电压的可用输出摆幅范围：
VSWING = VOUTMAX –VZERO = 2.5 V –0.3 V = 2.2 V
(4)
其中
• VSWING 是预计的输出电压变化。
• VOUTMAX 是放大器最大输出摆幅。
最后，使用最大摆幅和最大传感器电流计算跨阻电阻器(RF) 阻值：
RF = VSWING / ISENSMAX = 2.2 V / 20.7 µA = 106.28 kΩ (use 110 kΩ for a common value)
8.2.1.3 应用曲线
(5)
VTIA
VCE
ISENS
2.5 V
0.3 V
20 mA
Time (10 ms/div)
C012
图8-3. 传感器对模拟300ppm 一氧化碳暴露的瞬态响应
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8.2.2 4-20mA 环路设计
工厂自动化系统通常使用 4-20mA 通信协议来实现过程自动化。在典型 2 线制 4-20mA 环路应用中，远程发送器
的总功耗限制为 4mA 以下。由于存在功率限制，低功耗至关重要。OPA396 解决了4-20mA 环路应用中的许多设
计挑战，这些应用要求低功耗、高精度和高带宽。
4.096 V
102.4 kΩ
5 V
IOUT+
11.3 kΩ
14.3 kΩ
+
DAC
10 Ω
OPA396
12 nF
60.4 Ω
20 Ω
1.98 kΩ
IOUTœ
图8-4. 4-20mA 环路接口原理图
表8-1. 设计参数
8.2.2.1 设计要求
参数
总电流消耗
值
< 100μA
DAC 控制电压
0 V 至4.096 V
4mA 至20mA
输出电流
8.2.2.2 应用曲线
8
7
48
44
40
36
32
28
24
20
16
12
8
VDAC
IOUT
6
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
-4
4
0
Time (1 ms/div)
C050
图8-5. 4-20mA 环路响应
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9 电源相关建议
OPA396 器件的额定工作电压范围是1.7V 至5.5V（±0.85V 至±2.75V）。
10 布局
10.1 布局指南
建议使用良好的布局做法。尽量缩短走线，如果可以，在使用印刷电路板 (PCB) 接地平面时，请将表面贴装式元
件放置在尽可能靠近器件引脚的位置。将0.1μF 电容器放置在尽可能靠近电源引脚的位置。在整个模拟电路中贯
彻应用这些准则可提高性能并实现各种优势，如降低电磁干扰(EMI) 易感性。
10.2 布局示例
VS
Minimize
parasitic
RF
CBYPASS
inductance by
placing bypass
capacitor close
-IN
V-
V+
to V+.
+IN
VOUT
Keep high
impedance
OUT
input signal VIN
away from
noisy traces.
Route trace
under package
for output to
feedback
resistor
connection.
图10-1. OPA396 布局示例
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11 器件和文档支持
11.1 器件支持
11.1.1 开发支持
11.1.1.1 TINA-TI™ 仿真软件（免费下载）
TINA-TI™ 软件是一款简单易用、功能强大且基于 SPICE 引擎的电路仿真程序。TINA-TI 软件是 TINA™ 软件的一
款免费全功能版本，除了一系列无源和有源模型外，此版本软件还预先载入了一个宏模型库。TINA-TI 仿真软件提
供所有传统的SPICE 直流、瞬态和频域分析，以及其他设计功能。
TINA-TI 软件可从模拟电子实验室设计中心免费下载，提供广泛的后处理功能，使用户能够以多种方式设置结果的
格式。虚拟仪器提供选择输入波形和探测电路节点、电压以及波形的能力，从而构建一个动态的快速启动工具。
备注
这些文件要求安装 TINA 软件（从 DesignSoft™）或者 TINA-TI 软件。请从 TINA-TI 网站下载免费的
TINA-TI 软件。
11.2 文档支持
11.2.1 相关文档
请参阅以下相关文档：
• 德州仪器(TI)，采用HART 调制解调器的高精度环路供电式4-20mA 现场变送器参考设计
• 德州仪器(TI)，微功耗电化学气体传感器放大器参考设计
• 德州仪器(TI)，用直观方式补偿跨阻放大器应用报告
• 德州仪器(TI)，使用pH 电极进行设计应用报告
11.3 接收文档更新通知
要接收文档更新通知，请导航至 ti.com 上的器件产品文件夹。点击订阅更新 进行注册，即可每周接收产品信息更
改摘要。有关更改的详细信息，请查看任何已修订文档中包含的修订历史记录。
11.4 支持资源
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蓝牙® is a registered trademark of Bluetooth SIG, Inc.
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11.6 静电放电警告
静电放电(ESD) 会损坏这个集成电路。德州仪器(TI) 建议通过适当的预防措施处理所有集成电路。如果不遵守正确的处理
和安装程序，可能会损坏集成电路。
ESD 的损坏小至导致微小的性能降级，大至整个器件故障。精密的集成电路可能更容易受到损坏，这是因为非常细微的参
数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
11.7 术语表
TI 术语表
本术语表列出并解释了术语、首字母缩略词和定义。
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12 机械、封装和可订购信息
以下页面包含机械、封装和可订购信息。这些信息是指定器件可用的最新数据。数据如有变更，恕不另行通知，
且不会对此文档进行修订。有关此数据表的浏览器版本，请查阅左侧的导航栏。
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Orderable Device
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Ball material
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Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
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(2)
(3)
(4/5)
(6)
OPA396DCKR
OPA396DCKT
ACTIVE
ACTIVE
SC70
SC70
DCK
DCK
5
5
3000 RoHS & Green
250 RoHS & Green
NIPDAU
Level-2-260C-1 YEAR
Level-2-260C-1 YEAR
-40 to 125
-40 to 125
1JJ
1JJ
NIPDAU
(1) The marketing status values are defined as follows:
ACTIVE: Product device recommended for new designs.
LIFEBUY: TI has announced that the device will be discontinued, and a lifetime-buy period is in effect.
NRND: Not recommended for new designs. Device is in production to support existing customers, but TI does not recommend using this part in a new design.
PREVIEW: Device has been announced but is not in production. Samples may or may not be available.
OBSOLETE: TI has discontinued the production of the device.
(2) RoHS: TI defines "RoHS" to mean semiconductor products that are compliant with the current EU RoHS requirements for all 10 RoHS substances, including the requirement that RoHS substance
do not exceed 0.1% by weight in homogeneous materials. Where designed to be soldered at high temperatures, "RoHS" products are suitable for use in specified lead-free processes. TI may
reference these types of products as "Pb-Free".
RoHS Exempt: TI defines "RoHS Exempt" to mean products that contain lead but are compliant with EU RoHS pursuant to a specific EU RoHS exemption.
Green: TI defines "Green" to mean the content of Chlorine (Cl) and Bromine (Br) based flame retardants meet JS709B low halogen requirements of <=1000ppm threshold. Antimony trioxide based
flame retardants must also meet the <=1000ppm threshold requirement.
(3) MSL, Peak Temp. - The Moisture Sensitivity Level rating according to the JEDEC industry standard classifications, and peak solder temperature.
(4) There may be additional marking, which relates to the logo, the lot trace code information, or the environmental category on the device.
(5) Multiple Device Markings will be inside parentheses. Only one Device Marking contained in parentheses and separated by a "~" will appear on a device. If a line is indented then it is a continuation
of the previous line and the two combined represent the entire Device Marking for that device.
(6)
Lead finish/Ball material - Orderable Devices may have multiple material finish options. Finish options are separated by a vertical ruled line. Lead finish/Ball material values may wrap to two
lines if the finish value exceeds the maximum column width.
Important Information and Disclaimer:The information provided on this page represents TI's knowledge and belief as of the date that it is provided. TI bases its knowledge and belief on information
provided by third parties, and makes no representation or warranty as to the accuracy of such information. Efforts are underway to better integrate information from third parties. TI has taken and
continues to take reasonable steps to provide representative and accurate information but may not have conducted destructive testing or chemical analysis on incoming materials and chemicals.
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In no event shall TI's liability arising out of such information exceed the total purchase price of the TI part(s) at issue in this document sold by TI to Customer on an annual basis.
Addendum-Page 1
PACKAGE OPTION ADDENDUM
www.ti.com
31-Jul-2021
Addendum-Page 2
PACKAGE OUTLINE
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
S
C
A
L
E
5
.
6
0
0
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
C
2.4
1.8
0.1 C
1.4
1.1
B
1.1 MAX
A
PIN 1
INDEX AREA
1
2
5
NOTE 4
(0.15)
(0.1)
2X 0.65
1.3
2.15
1.85
1.3
4
3
0.33
5X
0.23
0.1
0.0
(0.9)
TYP
0.1
C A B
0.15
0.22
0.08
GAGE PLANE
TYP
0.46
0.26
8
0
TYP
TYP
SEATING PLANE
4214834/C 03/2023
NOTES:
1. All linear dimensions are in millimeters. Any dimensions in parenthesis are for reference only. Dimensioning and tolerancing
per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. Refernce JEDEC MO-203.
4. Support pin may differ or may not be present.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
PKG
5X (0.95)
1
5
5X (0.4)
SYMM
(1.3)
2
3
2X (0.65)
4
(R0.05) TYP
(2.2)
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE:18X
SOLDER MASK
OPENING
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
EXPOSED METAL
EXPOSED METAL
0.07 MIN
ARROUND
0.07 MAX
ARROUND
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK
DEFINED
(PREFERRED)
SOLDER MASK DETAILS
4214834/C 03/2023
NOTES: (continued)
4. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
5. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
DCK0005A
SOT - 1.1 max height
SMALL OUTLINE TRANSISTOR
PKG
5X (0.95)
1
5
5X (0.4)
SYMM
(1.3)
2
3
2X(0.65)
4
(R0.05) TYP
(2.2)
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON 0.125 THICK STENCIL
SCALE:18X
4214834/C 03/2023
NOTES: (continued)
6. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
7. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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