OPA814DR [TI]
600-MHz, high-precision unity-gain-stable FET-input operational amplifier | D | 8 | -40 to 105;
| 型号： | OPA814DR |
| 厂家： | 
TEXAS INSTRUMENTS |
| 描述： | 600-MHz, high-precision unity-gain-stable FET-input operational amplifier | D | 8 | -40 to 105 |
| 文件： | 总28页 (文件大小：1980K) |
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OPA814
ZHCSMB2 –APRIL 2023
OPA814 600MHz、高精度、单位增益稳定、FET 输入运算放大器
1 特性
3 说明
• 高带宽：
OPA814 是一款单位增益稳定的电压反馈运算放大器，
适用于高速、高精度和宽动态范围的应用。
– 增益带宽积：250MHz
– 带宽(G = 1V/V)：600MHz
– 大信号带宽(2VPP)：200MHz
– 压摆率：750 V/µs
OPA814 具有一个低噪声结型栅场效应管 (JFET) 输入
级，该输入级具有 250MHz 的宽增益带宽和 6V 至
12.6V 的电源电压范围。当在高速数字转换器、有源探
头及其他测试和测量应用中用作高阻抗缓冲器时，
750V/µs 的快速压摆率可实现大信号宽带宽和低失真。
• 高精度：
– 输入失调电压：250μV（最大值）
– 输入失调电压温漂：3.5μV/°C（最大值）
• 输入电压噪声：5.3nV/√Hz
OPA814 提供 ±250μV 的超低输入失调电压和
±3.5μV/°C 的失调电压温漂。皮安级输入偏置电流和
低输入电压噪声 (5.3nV/√Hz) 相结合，使得 OPA814
十分适合在光学测试和通信设备以及医疗和科学仪器中
用作宽带跨阻放大器。
• 输入偏置电流：2pA
• 低失真（RL = 100Ω，VO = 2VPP）：
– 10MHz 时的HD2、HD3：–75dBc、–85dBc
• 电源电压范围：6V 至12.6V
• 电源电流：16mA
OPA814 采用 8 引脚 SOIC 封装。此器件可在 -40°C
至+85°C 的工业温度范围内正常运行。
• 性能提升至OPA656
封装信息(1)(2)
2 应用
封装尺寸（标称值）
器件型号
封装
• 高速数据采集(DAQ)
• 有源探头
• 示波器
D（SOIC，8）
4.90mm x 3.91mm
OPA814
DBV（SOT-23，5） 2.90mm × 1.60mm
(3)
• 光学通信模块
• 测试和测量前端
• 医学和化学分析器
• 光学时域反射法(OTDR)
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的封装选项附录。
(2) 请参阅器件比较表。
(3) 预发布封装（非量产数据）。
3
0
RF1
+5 V
ADS4149
ADC
–
THS4541
+
RG1
OPA814
+
Input
VCM
-3
–
ꢀ5 V
RG2
-6
VREF
RF2
-9
高输入阻抗数字转换器前端
-12
G = 1 V/V, VOUT = 2 VPP
-15
100k
1M
10M
100M
1G
Frequency (Hz)
大信号频率响应
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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内容
1 特性................................................................................... 1
2 应用................................................................................... 1
3 说明................................................................................... 1
4 修订历史记录.....................................................................2
5 器件比较表.........................................................................3
6 引脚配置和功能................................................................. 3
7 规格................................................................................... 4
7.1 绝对最大额定值...........................................................4
7.2 ESD 等级.................................................................... 4
7.3 建议运行条件.............................................................. 4
7.4 热性能信息..................................................................4
7.5 电气特性......................................................................5
7.6 典型特性......................................................................8
8 详细说明.......................................................................... 14
8.1 概述...........................................................................14
8.2 功能方框图................................................................14
8.3 特性说明....................................................................15
8.4 器件功能模式............................................................ 16
9 应用和实现.......................................................................17
9.1 应用信息....................................................................17
9.2 典型应用....................................................................19
9.3 电源相关建议............................................................ 21
9.4 布局...........................................................................21
10 器件和文档支持............................................................. 23
10.1 器件支持..................................................................23
10.2 文档支持..................................................................23
10.3 接收文档更新通知................................................... 23
10.4 支持资源..................................................................23
10.5 商标.........................................................................23
10.6 静电放电警告.......................................................... 23
10.7 术语表..................................................................... 23
11 机械、封装和可订购信息............................................... 23
4 修订历史记录
注：以前版本的页码可能与当前版本的页码不同
日期
修订版本
说明
April 2023
*
初始发行版
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5 器件比较表
GBW
(MHz)
压摆率
(V/μs)
电压噪声
(nV/√Hz)
电源电压
(V)
最小稳定增益
(V/V)
器件
输入
FET
OPA814
OPA817
OPA818
OPA656
OPA858
OPA859
THS4631
±6.3
±6.3
±6.5
±5
250
400
750
1000
1400
290
5.3
4.5
2.2
7
1
1
7
1
7
1
1
FET
2700
230
FET
FET
±2.5
±2.5
±15
5500
900
CMOS
CMOS
FET
2000
1150
1000
2.5
3.3
7
210
6 引脚配置和功能
1
2
3
4
8
7
6
5
NC
NC
OUT
VS-
VS+
IN-
1
2
3
5
4
ꢀ
IN
VS+
OUT
NC
IN+
VSꢀ
IN+
图6-2. DBV 封装（预发布），5 引脚SOT-23（顶视
图）
图6-1. D 封装，8 引脚SOIC
（顶视图）
表6-1. 引脚功能
引脚
编号
类型
说明
名称
D
DBV
(SOIC)
(SOT-23)
2
4
3
IN–
输入
输入
—
反相输入
IN+
3
同相输入
NC
1、5、8
—
1
没有与芯片的内部电路连接。
放大器的输出
负电源
OUT
VS–
VS+
6
4
7
输出
Power
2
5
电源
正电源
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7 规格
7.1 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
VS
13
V
总电源电压(VS+–VS–
)
电源导通和关断时的dVS/dT(2)
输入电压
1
VS+
VS+
±10
±30
V/µs
V
VI
VID
II
VS–
VS–
V
差分输入电压
连续输入电流(3)
连续输出电流(4)
连续功耗
mA
mA
IO
请参阅热性能信息
TJ
150
150
°C
°C
结温
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) 保持低于此规格可确保电源引脚上的边沿触发ESD 吸收器件保持关闭状态。
(3) ESD 二极管到电源引脚的连续输入电流限制。
(4) 用于电迁移限制的长期连续电流。
7.2 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ANSI/ESDA/JEDEC JS-002 标准(2)
±2000
V(ESD)
V
静电放电
±1500
(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。
7.3 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
6
标称值
10
最大值
单位
V
12.6
85
VS+ –VS–
总电源电压
环境温度
TA
-40
25
°C
7.4 热性能信息
OPA814
热指标(1)
D (SOIC)
8 引脚
122.9
63.1
单位
RθJA
RθJC(top)
RθJB
ΨJT
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
°C/W
结至环境热阻
结至外壳（顶部）热阻
结至电路板热阻
66.3
16.1
结至顶部特征参数
结至电路板特征参数
YJB
65.5
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7.4 热性能信息(continued)
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D (SOIC)
8 引脚
热指标(1)
单位
RθJC(bot)
°C/W
结至外壳（底部）热阻
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。
7.5 电气特性
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（当G ≥2V/V 时），RL = 100Ω，并且输入和输出以
1/2 Vs 为基准（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
交流性能
VOUT = 200mVPP，G = 1V/V
VOUT = 200mVPP，G = 2V/V
VOUT = 200mVPP，G = 10V/V
G >= 10V/V
600
250
25
SSBW
MHz
MHz
MHz
小信号带宽
增益带宽积
大信号带宽
250
200
165
110
70
VOUT = 2VPP，G = 1V/V
VOUT = 2VPP，G = 2V/V
VOUT = 4VPP，G = 1V/V
VOUT = 2VPP
LSBW
MHz
dB
0.1dB 平坦度带宽
VOUT = 200 mVPP
0.6
550
750
0.8
1.3
7
G = 1V/V 时达到峰值
VOUT = 1V 阶跃，G = 2V/V
VOUT = 4V 阶跃，G = 1V/V
VOUT = 200mV 阶跃，G = 1V/V，10% 至90%
VOUT = 200mV 阶跃，G = 2V/V，10% 至90%
VOUT = 2V 阶跃，G = 1V/V
VOUT = 2V 阶跃，G = 2V/V
VOUT = 2V 阶跃
SR
V/µs
ns
压摆率
tR，tF
上升/下降时间
ns
ns
%
精度达0.1% 的建立时间
精度达0.02% 的建立时间
16
6
过冲
10
%
VOUT = 2V 阶跃
下冲
VIN = ±2.5V，G = 2V/V
30
ns
输出过驱恢复时间
二阶谐波失真
三阶谐波失真
二阶谐波失真
三阶谐波失真
输入电压噪声
电压噪声1/f 转角频率
HD2
HD3
HD2
HD3
eN
-119
–130
–75
–85
5.3
2
dBc
dBc
f = 1MHz，VOUT = 2VPP，RL = 1kΩ
f = 10MHz，VOUT = 2VPP，RL = 100Ω
f > 100kHz
nV/√Hz
kHz
f > 100kHz
11
fA/√Hz
输入电流噪声
直流性能
VO = ±0.5 V
75
70
80
50
AOL
dB
µV
开环电压增益
VO = ±0.5V，TA = –40°C 至+85°C
±250
±500
VOS
以输入为基准的失调电压
输入失调电压温漂(1)
输入偏置电流
TA = –40°C 至+85°C
TA = –40°C 至+85°C
1
2
±3.5 µV/°C
±20
pA
IB
±1000
TA = –40°C 至+85°C
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7.5 电气特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（当G ≥2V/V 时），RL = 100Ω，并且输入和输出以
1/2 Vs 为基准（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
1
±20
IOS
pA
输入失调电流
±500
TA = –40°C 至+85°C
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7.5 电气特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（当G ≥2V/V 时），RL = 100Ω，并且输入和输出以
1/2 Vs 为基准（除非另有说明）
参数
测试条件
最小值
典型值
最大值
单位
输入
CMRR > 77dB
2.1
2
2.7
TA = –40°C 至+85°C，CMRR > 77dB
CMRR > 53dB
V
最大正输入电压
2.6
2.4
3.1
-4.3
TA = –40°C 至+85°C，CMRR > 53dB
CMRR > 77dB
CMIR
-3.9
-3.7
-4
TA = –40°C 至+85°C，CMRR > 77dB
CMRR > 53dB
V
最小负输入电压
共模抑制比
-4.4
-3.8
TA = –40°C 至+85°C，CMRR > 53dB
VCM = ±0.5V
84
83
100
CMRR
dB
VCM = ±0.5V，TA = –40°C 至+85°C
12 || 2.5
GΩ|| pF
GΩ|| pF
输入阻抗共模
输入阻抗差模
1000 ||
0.2
输出
±3.7
±3.4
±3.3
52
±3.9
±3.7
空载
电压输出摆幅
RL = 100Ω
V
TA = –40°C 至+85°C，RL = 100Ω
VOUT = ±1V，ΔVOS < 2mV
70
线性输出驱动
（拉电流和灌电流）
mA
TA = –40°C 至+85°C，VOUT = ±1V，ΔVOS
< 3mV
45
90
mA
短路电流
ZO
f = 100kHz，G = 1V/V
0.01
闭环输出阻抗
Ω
电源
15.3
15.2
79
16
100
100
16.7
16.8
IQ
mA
dB
静态电流
TA = –40°C 至+85°C
VS+ = 4.5V 至5.5V
电源抑制比
（正）
PSRR+
76
VS+ = 4.5V 至5.5V，TA = –40°C 至+85°C
VS– = –4.5V 至–5.5V，
79
电源抑制比
（负）
dB
PSRR–
VS– = –4.5V 至–5.5V，TA = –40°C 至
+85°C
76
(1) 基于32 个器件的电气特性。最小值和最大值不由最终自动测试设备(ATE) 或QA 抽样测试指定。典型规格为±1 Σ。
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7.6 典型特性
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
6
3
6
3
0
0
-3
-3
-6
-6
-9
-9
G = 1 V/V
G = 2 V/V
G = 5 V/V
G = 10 V/V
G = −1 V/V
G = −2 V/V
G = −5 V/V
G = −10 V/V
-12
-15
-12
-15
100k
1M
10M
Frequency (Hz)
100M
100M
100M
1G
1G
1G
100k
1M
10M
Frequency (Hz)
100M
100M
100M
1G
1G
1G
VOUT = 200 mVPP
VOUT = 200 mVPP
图7-1. 同相小信号频率响应
图7-2. 反相小信号频率响应
3
0
6
3
0
-3
-3
-6
-6
-9
-9
VOUT = 0.5 VPP
VOUT = 0.5 VPP
VOUT = 1 VPP
VOUT = 2 VPP
VOUT = 4 VPP
VOUT = 1 VPP
VOUT = 2 VPP
VOUT = 4 VPP
-12
-12
-15
-15
100k
1M
10M
Frequency (Hz)
100k
1M
10M
Frequency (Hz)
G = –1V/V
图7-3. 同相大信号频率响应
图7-4. 反相大信号频率响应
2
1.5
1
3
0
0.5
0
-3
-0.5
-1
-6
-9
-1.5
-2
G = −5 V/V
VOUT = 0.5 VPP
G = −1 V/V
G = 1 V/V
G = 2 V/V
G = 10 V/V
VOUT = 1 VPP
VOUT = 2 VPP
VOUT = 4 VPP
-12
-2.5
-3
-15
100k
100k
1M
10M
Frequency (Hz)
1M
10M
Frequency (Hz)
VOUT = 2VPP
图7-5. 增益平坦度与频率间的关系
图7-6. 增益范围内的大信号频率响应
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7.6 典型特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
3
0
-3
-6
-9
VS = 6.5 V
VS = 8 V
VS = 10 V
VS = 12 V
-12
-15
100k
1M
10M
100M
1G
Frequency (Hz)
VOUT = 200 mVPP
VOUT = 200 mVPP
图7-7. 电源上的同相小信号频率响应
图7-8. 频率响应与容性负载间的关系
100
1.4
1.2
1
80
70
0.8
0.6
0.4
0.2
0
60
50
40
30
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
20
VOUT = 400-mV step
VOUT = 2-V step
-1.2
-1.4
10
10
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
Load Capacitance (pF)
Time (ns)
图7-9. 推荐的隔离电阻器与容性负载间的关系
图7-10. 同相大信号脉冲响应
1.4
1.2
1
-50
HD2
HD3
-55
-60
-65
-70
-75
-80
-85
-90
-95
-100
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1
VOUT = 400-mV step
VOUT = 2-V step
-1.2
-1.4
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
100
1k
Time (ns)
Load Resistance ()
f = 10MHz
VOUT = 2VPP
G = –1V/V
图7-11. 反相大信号脉冲响应
图7-12. 谐波失真与负载电阻间的关系
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7.6 典型特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
-40
-50
-30
-40
-50
-60
-60
-70
-70
-80
-80
-90
-90
-100
-110
-120
-130
-140
-150
-100
-110
-120
-130
-140
HD2
HD3
HD2
HD3
1
5
100k
1M
Frequency (Hz)
10M
Output Voltage (VPP
)
f = 10MHz
VOUT = 2VPP
图7-13. 谐波失真与输出电压间的关系
图7-14. 谐波失真与频率间的关系
-60
-65
-60
-65
-70
-70
-75
-75
-80
-80
-85
-85
-90
-90
-95
-95
-100
-105
-110
-100
-105
-110
HD2
HD3
HD2
HD3
1
10
RL = 200Ω
1
5
Non Inverting Gain (V/V)
Inverting Gain (V/V)
VOUT = 2VPP
f = 5MHz
VOUT = 2VPP
f = 5MHz
RL = 200Ω
图7-15. 谐波失真与同相增益间的关系
图7-16. 谐波失真与反相增益间的关系
-60
-70
HD2
HD3
-80
-90
-100
-110
-120
-130
6
7
8
9
10
11
12
Total Supply Voltage (V)
f = 10MHz
VOUT = 1 VPP
G = 2 V/V
图7-17. 谐波失真与电源电压间的关系
图7-18. 同相输出过驱恢复
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7.6 典型特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
6
5
100
70
Input x −1
Output
50
4
3
30
20
2
1
0
10
7
-1
-2
-3
-4
-5
-6
5
3
2
1
0
50
100
150
200
250
300
350
400
10
100
1k
10k
100k
1M
Time (ns)
Frequency (Hz)
G = -1 V/V
图7-19. 反相输出过驱恢复
图7-20. 电压噪声密度与频率间的关系
10k
1k
100
10
1
10k
100k
1M
10M
100M
Frequency (Hz)
图7-21. 电流噪声密度与频率间的关系
图7-22. 共模和电源抑制比与频率间的关系
120
110
100
90
15
10k
1k
10
AOL Magnitude (dB)
AOL Phase ()
ZOL
ZCL
0
-15
-30
1
80
-45
70
-60
60
-75
50
-90
100
10
1
0.1
0.01
40
-105
-120
-135
-150
-165
-180
-195
30
20
10
0
-10
-20
1k
0.001
1G
10k
100k
1M
10M
100M
1G
100
1k
10k
100k
1M
10M
100M
Frequency (Hz)
Frequency (Hz)
RL = 1GΩ
图7-24. 开环和闭环输出阻抗与频率间的关系
图7-23. 开环增益幅度和相位与频率间的关系
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7.6 典型特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
18
17.6
17.2
16.8
16.4
16
5
4
3
2
1
TA = −40C
TA = 25C
TA = 85C
0
15.6
15.2
14.8
14.4
14
-1
-2
-3
-4
-5
6 V
10 V
-40
-20
0
20
40
60
80
100
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90 100
Ambient Temperature (C)
Output Current (mA)
图7-25. 不同温度下的静态电流
图7-26. 不同温度下的输出电压与输出电流间的关系
33 个单位，25°C 时的增量
2400 个单位，μ= 37μV，σ= 49μV
图7-28. 输入失调电压直方图
图7-27. 输入失调电压与温度间的关系
12
11
10
9
600
500
400
300
200
100
0
8
7
6
5
-100
-200
-300
-400
-500
-600
4
3
2
−40C
25C
85C
1
0
-4.4 -3.6 -2.8 -2 -1.2 -0.4 0.4 1.2
Common-Mode Voltage (V)
2
2.8 3.6
Input offset voltage drift (V/C)
38 个单位，μ= －0.9μV/°C，σ= 0.55μV/°C
图7-29. 输入失调电压漂移直方图
图7-30. 不同温度下的输入失调电压与共模电压间的关系
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7.6 典型特性(continued)
测试条件：TA ≅ 25°C，VS = ±5V，G = 1V/V，RF = 0Ω，RF = 250Ω（对于其他增益），RL = 100Ω，并且输入和输出以1/2
Vs 为基准（除非另有说明）
50
0
-50
-100
-150
-40
-20
0
20
40
60
80
100
Ambient Temperature (C)
40 个单元
33 个单元
图7-31. 输入偏置电流与温度间的关系
图7-32. 输入失调电流与温度间的关系
100
50
0
-50
-100
-150
-200
−40C
25C
85C
-4.5 -3.5 -2.5 -1.5 -0.5 0.5
1.5
2.5
3.5
4.5
Common-Mode Voltage (V)
图7-33. 不同温度下的输入偏置电流与共模电压间的关系
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8 详细说明
8.1 概述
OPA814 是一款具有 5.3nV/√Hz 低噪声 JFET 输入级的高电压、单位增益稳定、250MHz 增益带宽积 (GBWP)、
电压反馈运算放大器。该器件具有低失调电压（250μV，最大值）、失调电压漂移（3.5μV/°C，最大值）和
600MHz 的单位带宽增益积，是高输入阻抗、高速数据采集前端的理想选择。高电压功能与 750V/µs 压摆率相结
合，使需要宽输出摆幅（VS = 12V 时为 9VPP）的应用能够处理高频信号，如医疗仪器、光学前端、测试和测量
应用中常见的信号。该器件具有皮安级偏置电流的低噪声 JFET 输入，因此在高增益 TIA 应用以及测试和测量前
端中很有吸引力。
OPA814 采用TI 专有的高电压、高速、互补双极SiGe 工艺构建。
8.2 功能方框图
OPA814 是一款具有两个高阻抗输入和一个低阻抗输出的传统电压反馈运算放大器。图 8-1 和图 8-2 显示了该器
件支持的两个标准放大器配置示例。基准电压 (VREF) 电平会改变每个配置的直流工作点，在单电源操作中，直流
工作点通常设置为1/2 Vs。VREF 通常在双电源应用中设置为接地。
VSIG
VS+
(1 + RF / RG) × VSIG
VREF
VREF
VIN
+
VOUT
œ
RG
VSœ
RF
VREF
图8-1. 同相放大器
VS+
œ(RF / RG) × VSIG
VREF
+
VSIG
VOUT
VREF
VREF
VIN
œ
RG
VSœ
RF
图8-2. 反相放大器
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8.3 特性说明
8.3.1 输入和ESD 保护
OPA814 采用非常高速的互补双极性工艺制造而成。这些非常小的几何器件的内部结击穿电压相对较低。这些细
目反映在绝对最大额定值中。如图8-3 所示，所有器件引脚都由连接到电源的内部ESD 保护二极管进行保护。
这些二极管还针对高于电源的输入过驱电压提供温和保护。这些保护二极管通常可支持 10mA 的连续电流。在可
能有较高电流的情况下（例如，在将 ±12V 电源驱动到 OPA814 的系统中），请添加与两个输入端串联的限流串
联电阻器以限制电流。应尽可能降低这些电阻器的电阻值，因为高电阻值会降低噪声性能和频率响应。VIN+ 和
VIN– 之间没有背对背 ESD 二极管。因此，VIN+ 和 VIN– 之间的差分输入电压完全被输入 JFET 差分对的 VGS 吸
收，并且不得超过绝对最大额定值中显示的额定电压。
VS+
VIN+
Power Supply
ESD Cell
Internal
Circuitry
VOUT
VIN
VS
图8-3. 内部ESD 保护
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8.3.2 具有宽增益带宽产品的FET 输入架构
图 8-4 显示了 OPA814 的开环增益和相位响应。在 AOL 幅度图的 20dB/十倍频程恒定斜率区域测量运算放大器的
GBWP。OPA814 的 60dB 开环增益沿该 20dB/十倍频程斜率运行，相应的频率截距为 250kHz。将 60dB 转换为
线性单位(1000V/V)，并将开环增益与250kHz 频率截距相乘，得出OPA814 的GBWP 为250MHz。从AOL 波特
图可以推断，AOL 响应中的第二个极点发生在 AOL 幅度降至低于 0dB (1V/V) 之后。这种情况会导致在 0dB AOL
时相位变化小于 180°，表明放大器将在 1V/V 的增益下保持稳定。诸如 OPA814 之类的 JFET 输入、低噪声和单
位增益稳定的放大器可用作高输入阻抗缓冲器和增益级，其 SNR 性能下降极小。OPA814 具有 600MHz 的
SSBW，采用1V/V 增益配置，相位裕度约为65°。
OPA814 器件具有低输入失调电压和失调电压漂移，因此是高精度、高输入阻抗、宽带数据采集系统前端的出色
放大器。图 9-2 表明，在典型的数据采集前端电路中，系统受益于具有皮安级输入偏置电流的低噪声 JFET 输入
级，可在1MΩ输入阻抗设置下获得更高精度，同时在50Ω输入阻抗设置下实现较高SNR。
120
110
100
90
15
AOL Magnitude (dB)
AOL Phase ()
0
-15
-30
80
-45
70
-60
60
-75
50
-90
40
-105
-120
-135
-150
-165
-180
-195
30
20
10
0
-10
-20
1k
10k
100k
1M
10M
100M
1G
Frequency (Hz)
RL = 100Ω
RL = 100Ω
图8-4. 开环增益幅度和相位与频率间的关系
图8-5. 开环增益幅度与温度间的关系
8.4 器件功能模式
OPA814 具有单一功能模式，可在电源电压大于 6V 时工作。OPA814 的最大电源电压为 12.6V (±6.3V)。
OPA814 可由单电源和双电源供电。
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9 应用和实现
备注
以下应用部分中的信息不属于 TI 元件规格，TI 不担保其准确性和完整性。TI 的客户负责确定元件是否
适合其用途，以及验证和测试其设计实现以确认系统功能。
9.1 应用信息
9.1.1 宽带、高输入阻抗DAQ 前端
OPA814 具有高 GBWP、低输入电压噪声和经修整的 JFET 输入级的直流精度的独特组合，可为电压反馈放大器
提供高输入阻抗。图 9-2 显示了如何使用 250MHz 的超高 GBWP 和高达 200MHz 的大信号带宽以高增益提供宽
信号带宽，或在典型的高速、高输入阻抗数据采集前端应用中扩展可达到的带宽或增益。要实现 OPA814 的全部
性能，需要特别注意印刷电路板 (PCB) 布局布线和元件选择，如本数据表的以下各节所述。OPA814 还具有更宽
的电源电压范围，因此可实现更宽的共模输入范围，以支持更高的输入信号摆动。
图 9-1 显示了用作大多数典型特性 基础的 +2V/V 电路的同相增益。大多数曲线使用具有 50Ω 驱动阻抗的信号源
和可提供 50Ω 负载阻抗的测量设备进行表征。如图 9-1 所示，VIN 端子上的 49.9Ω 分流电阻器与测试发生器的
源阻抗相匹配，而 VO 端子上的 49.9Ω 串联电阻为测量设备负载提供匹配电阻。通常，数据表电压摆幅规格在输
出引脚（图 9-1 中的 VO）处测得；而输出功率规格在匹配的 50Ω 负载处测得。图 9-1 显示，输出端的总 100Ω
负载与500Ω总反馈网络负载相结合，为OPA814 提供了83.3Ω的有效输出负载。
5 V
5 V
0.22 μF
0.22 μF
0.01 μF
0.01 μF
50- Source
VIN
50- Load
OPA814
OPA814
To FDA or VGA
+
+
–
VOUT
VO
VIN
50
–
49.9
49.9
1 M
0.22 μF
0.01 μF
0.22 μF
0.01 μF
–5 V
–5 V
RG
250
RF
250
图9-2. 高输入阻抗DAQ 前端
图9-1. 同相G = +2V/V 配置和测试电路
与电流反馈放大器不同，电压反馈运算放大器使用各种电阻器值来设置增益。如图9-1 所示，RF || RG 的并联电阻
必须始终保持较低的值，以保持同相电压放大器的受控频率响应。在同相配置中，RF || RG 的并联电阻形成一个极
点，其中寄生输入电容位于 OPA814 的反相节点（包括布局寄生电容）。为了获得出色性能，该极点的频率必须
大于OPA814 的闭环带宽。
9.1.2 宽带、跨阻设计，使用OPA814
OPA814 设计针对具有高 GBWP、低输入电压、低电流噪声和低输入电容的宽带、低噪声跨阻应用进行了优化。
高电压功能可实现更高的电源电压灵活性以及更宽的输出电压摆幅。图 9-3 显示了典型光电二极管放大器电路的
示例电路。图 9-3 显示，在 TIA 应用中，光电二极管通常会反向偏置，以便电路中的光电二极管电流流入运算放
大器反馈路径。电流的这种极性会导致输出电压随着光电二极管电流的增加而从VREF 降低。在此类配置中，根据
应用需求，VREF 可以偏置到更接近 VS+ 的位置，以实现所需的输出摆幅。使用 VREF 偏置时，应考虑共模输入范
围，以便共模输入电压保持在OPA814 的有效范围内。
决定电路闭环带宽f–3dB 的关键设计元素如下：
1. 运算放大器GBWP
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2. 跨阻增益RF
3. 总输入电容CTOT，包括光电二极管电容、放大器的输入电容（共模和差分电容）以及PCB 寄生电容
5 V
VBIAS
OPA814
VREF
+
–
VO
–5 V
RF
CTOT
CF
图9-3. 宽带、低噪声、跨阻放大器
方程式1 显示了巴特沃斯响应的三个关键设计元素之间的关系。
GBWP
f
=
(1)
−3dB
2 × π × R × C
F
TOT
反馈电阻(RF) 和总输入电容(CTOT) 在噪声增益中产生零点，如果不进行补偿，则会导致不稳定。为了抵消零点的
影响，通过添加反馈电容器 (CF)，在噪声增益中插入一个极点。高速放大器跨阻注意事项 应用报告讨论了理论和
公式，展示了如何针对特定增益和输入电容补偿跨阻放大器。Microsoft Excel™ 计算器提供了应用报告中的带宽和
补偿公式。跨阻放大器须知 – 第 1 部分 中提供了指向该计算器的链接。更大限度扩展模拟 TIA 前端的动态范围
应用手册中提供了有关更大限度扩展TIA 前端动态范围的详细信息。
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9.2 典型应用
9.2.1 高输入阻抗180MHz 数字转换器前端放大器
OPA814 器件具有宽、大信号带宽和高压摆率以及高输入阻抗，因此是数据采集系统的理想选择。OPA814 器件
具有修整的直流精度，因此可直接用作需要低失调电压和失调电压漂移的前端放大器。
5 V
0.22 μF
0.01 μF
VIN
RS
OPA814
+
–
VOUT
900 k
100 k
50
0.22 μF
100
0.01 μF
To FDA or VGA
–5 V
图9-4. 高输入阻抗180MHz 数字转换器前端放大器
9.2.1.1 设计要求
表9-1 列出了高输入阻抗180MHz 数字转换器前端放大器的设计要求。
表9-1. 设计要求
参数
值
1MΩ或50Ω
输入阻抗
输入范围
温漂
20 VPP
2 VPP
1MΩ设置
50Ω设置
3.5µV/°C，最大值
90µVRMS
最高分辨率下的噪声（50Ω输入）
9.2.1.2 详细设计过程
以下列出了此设计示例的注意事项：
• 输入阻抗：OPA814 的JFET 输入级提供千兆欧的输入阻抗，因此可使前端与1MΩ电阻器端接，同时实现出
色的精度。还可以接入一个50Ω电阻，为高频信号提供匹配的端接。因此，OPA814 使设计人员能够在同一
信号链中同时使用1MΩ和50Ω端接。
• 噪声：前端放大器的总噪声是OPA814 的电压和电流噪声、输入端接噪声和电阻器热噪声的函数。但是，在
50Ω模式下，由于整个带宽内存在电压噪声，主要噪声源是OPA814 的电压噪声。因此，前端放大器的总
RMS 噪声约等于OPA814 在180MHz 带宽内的电压噪声。
OPA814 的指定输入基准电压噪声为5.3nV/√Hz；另请参阅节7.5。输入端在180MHz 带宽内的总积分RMS
噪声由以下公式得出：
E
= 5.3 nV/ Hz × 180 MHz × 1.57 = 90 μV
(2)
NRMS
RMS
应用1.57 的砖墙校正因数（假设在使用ADC 对信号进行数字化处理之前，使用单极RC 滤波器将带宽限制为
180MHz）。有关详细计算，请参阅TI 精密实验室–运算放大器噪声：频谱密度。
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• 优化过冲：OPA814 具有内部压摆增强电路，可在需要高压摆率的应用中（例如配置为跨阻放大器时）加快上
升速度。对于必须限制过冲的应用，通过引入串联电阻(RS) 来限制输入压摆率；另请参阅图9-4。电阻RS 在
OPA814 的同相引脚上形成一个输入电容约为2.5pF 的低通滤波器，从而限制了放大器的输入压摆率。图9-5
显示了限制放大器的输入压摆率如何实现良好的过冲性能。图9-6 显示了此配置如何实现180MHz 的小信号和
大信号带宽。
9.2.1.3 应用曲线
3
0
-3
-6
-9
-12
-15
VOUT = 100 mVPP
VOUT = 1 VPP
-18
100k
1M
10M
100M
1G
Frequency (Hz)
图9-5. 数字转换器前端的阶跃响应
图9-6. RS = 250Ω时的频率响应
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9.3 电源相关建议
OPA814 可在 6V 至 12.6V 的电源电压范围内运行。OPA814 支持单电源、双电源、平衡电源和不平衡双极电
源。在电源电压低于8V 的情况下运行时，应考虑放大器的输入共模范围。在这些电源条件下，共模必须适当偏置
以实现线性运行。因此，较低电源电压运行限制是JFET 输入级的可用输入电压范围。
9.4 布局
9.4.1 布局指南
为了使用 OPA814 等高频放大器实现出色性能，需要特别注意电路板布局布线寄生效应和外部组件类型。优化性
能的建议如下：
1. 尽可能减小所有信号I/O 引脚的连接到任何交流接地端的寄生电容。输出和反相输入引脚上的寄生电容可能会
导致不稳定。在同相输入端，寄生电容会与源阻抗发生反应，造成意外的频带限制。接地和电源金属平面充当
电容器的一个极板，而信号布线金属充当另一个极板（由PCB 电介质隔开）。为了减少这种不必要的电容，
应尽量减少反馈网络的布线。建议在所有接地和电源平面上的反相输入引脚周围和下方设置一个平面切口。否
则，请确保电路板其他位置处的接地和电源平面完好无损。
2. 应尽可能减小从电源引脚到高频解耦电容器之间的距离（小于0.25 英寸）。使用高质量的100pF 至0.1µF、
C0G 型和NPO 型去耦电容器。这些电容器的额定电压必须至少比放大器最大电源电压大三倍，以便在放大器
增益带宽规格范围内为放大器电源引脚提供低阻抗路径。在器件引脚上，不要让接地平面和电源平面布局靠近
信号I/O 引脚。避免电源走线和接地走线过于狭窄，以便最大限度减小引脚和去耦电容器之间的电感。必须在
电源引脚上使用较大的（2.2µF 至6.8µF）去耦电容器（在较低频率下有效）。可将这些较大电容器远离器件
放置，并可在PCB 同一区域内的多个器件之间共享这些电容器。
3. 谨慎选择和放置外部器件有助于确保OPA814 的高频性能。使用低电抗电阻器。小型表面贴装式电阻器非常
适合，并可实现更紧密的总体布局。由于输出引脚和反相输入引脚对寄生电容极为敏感，因此务必分别将反馈
电阻器和串联输出电阻器（如有）尽可能靠近反相输入和输出引脚放置。
将其他网络组件（例如同相输入终端电阻器）放置在封装附近。即使同相输入端的寄生电容很低，较高的外部
电阻值也会产生明显的时间常数，从而降低性能。当OPA814 配置为传统的电压放大器时，应尽可能降低电
阻值，并满足负载驱动注意事项的要求。减小电阻值可使电阻器噪声项保持较低水平，并更大限度地减小寄生
电容的影响。但是，较低的电阻值会增加动态功耗，因为RF 和RG 是放大器输出负载网络的一部分。
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9.4.1.1 散热注意事项
OPA814 在大多数应用中不需要散热器或气流。允许的最高结温决定了允许的最大内部功率损耗，如下一段所
述。不要让最高结温超过150°C。
工作结温 (TJ) 由 TA + PD × RθJA 算出。总内部功率损耗 (PD) 是静态功耗 (PDQ) 和输出级中用于提供负载功率的
额外功耗(PDL) 的总和。静态功耗是指定的空载电源电流乘以整个器件的总电源电压。PDL 取决于所需的输出信号
和负载，但对于接地的阻性负载，当输出固定在等于任一电源电压1/2（对于平衡双极电源）的电压时，PDL 将处
于最大值。在此条件下，PDL = VS 2/(4 × RL)，其中的RL 包括反馈网络负载。
请注意，这是输出级中的功耗，而不是决定了内部功率耗散的负载中的功耗。
作为最坏情况下的示例，使用图 9-1 所示在 +85°C 最高额定环境温度下运行并驱动接地 100Ω 负载的电路中的
OPA814 计算最大TJ。
PD = 10V × 16mA + 52/(4 × (100Ω|| 500Ω)) ≅ 235mW
最大TJ = +85°C + (0.235W × 122.9°C/W) = 113.9°C。
所有实际应用都在较低的内部功耗和结温下运行。
9.4.2 布局示例
VS+
CBYP
RS
+
–
CBYP
VS–
RF
RG
Representative Schematic
Ground and power planes exist on
inner layers.
Ground and power planes
removed from inner layers.
Ground fill on outer layers also
removed.
Remove GND and power planes
under output and inverting pins to
minimize stray PCB capacitance.
1
8
CBYP
RG
Place bypass capacitors
close to power pins.
Place input resistor close to pin 2 to
minimize parasitic capacitance.
2
3
4
7
6
5
Place output resistors close to
output pin to minimize
RS
Place feedback resistor on the
bottom of PCB between pins 2 and 6.
parasitic capacitance.
Remove GND and power planes
under output and inverting pins to
minimize stray PCB capacitance.
Use low-ESR, ceramic bypass
capacitor. Place as close to the
device as possible.
CBYP
图9-7. 布局建议
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10 器件和文档支持
10.1 器件支持
10.1.1 开发支持
• 德州仪器(TI)，宽带宽光学前端参考设计
10.2 文档支持
10.2.1 相关文档
请参阅如下相关文档：
• 德州仪器(TI)，高速放大器跨阻注意事项应用报告
• 德州仪器(TI)，光学前端系统参考设计
• 德州仪器(TI)，更大限度扩展模拟TIA 前端的动态范围技术简介
• 德州仪器(TI)，跨阻放大器须知–第1 部分
• 德州仪器(TI)，跨阻放大器须知–第2 部分
• 德州仪器(TI)，培训视频：如何设计跨阻放大器电路
• 德州仪器(TI)，培训视频：高速跨阻放大器设计流程
10.3 接收文档更新通知
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10.4 支持资源
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和安装程序，可能会损坏集成电路。
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数更改都可能会导致器件与其发布的规格不相符。
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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。
11 机械、封装和可订购信息
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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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PACKAGE OPTION ADDENDUM
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7-May-2023
PACKAGING INFORMATION
Orderable Device
Status Package Type Package Pins Package
Eco Plan
Lead finish/
Ball material
MSL Peak Temp
Op Temp (°C)
Device Marking
Samples
Drawing
Qty
(1)
(2)
(3)
(4/5)
(6)
OPA814DR
ACTIVE
SOIC
D
8
3000 RoHS & Green
NIPDAU
Level-1-260C-UNLIM
-40 to 105
OPA814
Samples
(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.
TI and TI suppliers consider certain information to be proprietary, and thus CAS numbers and other limited information may not be available for release.
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 OUTLINE
D0008A
SOIC - 1.75 mm max height
SCALE 2.800
SMALL OUTLINE INTEGRATED CIRCUIT
C
SEATING PLANE
.228-.244 TYP
[5.80-6.19]
.004 [0.1] C
A
PIN 1 ID AREA
6X .050
[1.27]
8
1
2X
.189-.197
[4.81-5.00]
NOTE 3
.150
[3.81]
4X (0 -15 )
4
5
8X .012-.020
[0.31-0.51]
B
.150-.157
[3.81-3.98]
NOTE 4
.069 MAX
[1.75]
.010 [0.25]
C A B
.005-.010 TYP
[0.13-0.25]
4X (0 -15 )
SEE DETAIL A
.010
[0.25]
.004-.010
[0.11-0.25]
0 - 8
.016-.050
[0.41-1.27]
DETAIL A
TYPICAL
(.041)
[1.04]
4214825/C 02/2019
NOTES:
1. Linear dimensions are in inches [millimeters]. Dimensions in parenthesis are for reference only. Controlling dimensions are in inches.
Dimensioning and tolerancing per ASME Y14.5M.
2. This drawing is subject to change without notice.
3. This dimension does not include mold flash, protrusions, or gate burrs. Mold flash, protrusions, or gate burrs shall not
exceed .006 [0.15] per side.
4. This dimension does not include interlead flash.
5. Reference JEDEC registration MS-012, variation AA.
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EXAMPLE BOARD LAYOUT
D0008A
SOIC - 1.75 mm max height
SMALL OUTLINE INTEGRATED CIRCUIT
8X (.061 )
[1.55]
SYMM
SEE
DETAILS
1
8
8X (.024)
[0.6]
SYMM
(R.002 ) TYP
[0.05]
5
4
6X (.050 )
[1.27]
(.213)
[5.4]
LAND PATTERN EXAMPLE
EXPOSED METAL SHOWN
SCALE:8X
SOLDER MASK
OPENING
SOLDER MASK
OPENING
METAL UNDER
SOLDER MASK
METAL
EXPOSED
METAL
EXPOSED
METAL
.0028 MAX
[0.07]
.0028 MIN
[0.07]
ALL AROUND
ALL AROUND
SOLDER MASK
DEFINED
NON SOLDER MASK
DEFINED
SOLDER MASK DETAILS
4214825/C 02/2019
NOTES: (continued)
6. Publication IPC-7351 may have alternate designs.
7. Solder mask tolerances between and around signal pads can vary based on board fabrication site.
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EXAMPLE STENCIL DESIGN
D0008A
SOIC - 1.75 mm max height
SMALL OUTLINE INTEGRATED CIRCUIT
8X (.061 )
[1.55]
SYMM
1
8
8X (.024)
[0.6]
SYMM
(R.002 ) TYP
[0.05]
5
4
6X (.050 )
[1.27]
(.213)
[5.4]
SOLDER PASTE EXAMPLE
BASED ON .005 INCH [0.125 MM] THICK STENCIL
SCALE:8X
4214825/C 02/2019
NOTES: (continued)
8. Laser cutting apertures with trapezoidal walls and rounded corners may offer better paste release. IPC-7525 may have alternate
design recommendations.
9. Board assembly site may have different recommendations for stencil design.
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