OP07C и OP07D — прецизионные операционные усилители с биполярным входом

Распиновка

Входы, выход и питание стоят там же, где у LM741: входы на 2 и 3, выход на 6, питание на 4 и 7. Балансировка — нет: у OP07 она на выводах 1 и 8, а у LM741 — на 1 и 5. Наш вывод: схема подстройки от LM741 на плате с OP07 не работает, а вывод 5 OP07 по табл. 5-1 подключать нельзя. Корпуса по таблице на с. 1: SOIC-8 — 4,90 × 3,91 мм, PDIP-8 — 9,81 × 6,35 мм, SO-8 (PS) — 6,20 × 5,30 мм. По перечню исполнений от 30.10.2026 в производстве OP07CP и OP07DP в DIP, OP07CDR и OP07DDR на катушках, OP07DD в трубках и OP-07DPS в корпусе SO; трубки OP07CD сняты с производства. Маркировка — OP07C, OP07D, OP07CP, OP07DP.

Параметры

Условия — 25 °C, питание ±15 В, нагрузка 2 кОм к середине питания (разд. 6.5), если не указано иное. В скобках — значения во всём рабочем диапазоне 0…+70 °C. В строках смещения, дрейфа и входных токов для OP07C ревизия H даёт только типичные значения, для OP07D — наибольшие.

Предельные режимы (разд. 6.1): питание 44 В однополярное или ±22 В, разностное напряжение входов ±30 В, напряжение входа ±22 В, температура кристалла −55…+150 °C. Выход выдерживает длительное замыкание на общий провод и на минус питания; быстрое замыкание на плюс питания может его разрушить (примечание 5). Тепловое сопротивление кристалл — среда (разд. 6.4): 127,6 °C/Вт у SOIC-8 и 85 °C/Вт у PDIP-8.

Ток потребления даташит не приводит, только мощность. Наш расчёт: при ±15 В, то есть 30 В между шинами, 80 мВт соответствуют 2,7 мА, 150 мВт — 5 мА.

Бюджет ошибки: смещение и входной ток

Смещение умножается на усиление шума схемы. Наш расчёт для неинвертирующего усилителя с усилением 1000: OP07D при 25 °C даёт на выходе до 150 мкВ · 1000 = 150 мВ ошибки, при +70 °C — до 250 мВ. Для OP07C гарантированного предела нет, по типичным значениям это около 60 мВ при 25 °C и 85 мВ при +70 °C — оценка, а не худший случай.

Входной ток создаёт ошибку на сопротивлении источника. Наш расчёт: источник с сопротивлением 100 кОм и наибольший ток OP07D 12 нА дают до 1,2 мВ; у OP07C по типичному току 1,8 нА — около 180 мкВ, втрое больше его типичного смещения. Если сопротивления со стороны обоих входов одинаковы, ошибку определяет уже разностный ток: до 6 нА · 100 кОм = 0,6 мВ у OP07D и около 0,8 нА · 100 кОм = 80 мкВ типично у OP07C. Поэтому в схемах на OP07 резисторы цепей входов выравнивают, а сопротивление источника держат в пределах десятков килоом. Сложить все ошибки — смещение, токи, шум, разрядность АЦП — помогает калькулятор бюджета ошибки АЦП.

Шум OP07 нормирован в полосе 0,1–10 Гц — именно там работают термопары и тензодатчики, где у многих ОУ преобладает фликер-шум. Плотность шума почти не растёт к 10 Гц: 10,5 нВ/√Гц против 9,8 нВ/√Гц на 1 кГц.

Балансировка нуля

Для подстройки смещения TI предлагает потенциометр 20 кОм между выводами 1 и 8 с движком на V+ (рис. 8-1). Диапазон подстройки — ±4 мВ (разд. 6.5). Подстройка компенсирует смещение только при той температуре, при которой её сделали; при изменении температуры остаётся дрейф. Наш вывод: типичные 60 мкВ OP07C меньше ошибки многих резисторных делителей, но гарантированного предела для OP07C ревизия H не даёт, а у OP07D смещение может достигать 150 мкВ. Поэтому в точной схеме смещение всё равно учитывают — и вместо потенциометра удобнее программная калибровка нуля в микроконтроллере.

Ограничения

Скорость. Нарастание 0,3 В/мкс ограничивает полосу для больших сигналов. Наш расчёт: синус с амплитудой 10 В выход воспроизводит без искажений до частоты 0,3 В/мкс / (2π · 10 В) ≈ 4,8 кГц. Для звука и быстрых сигналов есть ОУ с большей скоростью — например, NE5532 и TL072.

Синфазный диапазон и размах. Вход и выход OP07 не доходят до шин питания: при ±15 В вход работает в пределах ±13 В, то есть не ближе 2 В к шинам, а выход на нагрузке 2 кОм гарантированно доходит только до ±11,5 В — до 3,5 В от шин (на 10 кОм — до ±12 В, 3 В от шин). Наш вывод: при однополярном питании у общего провода для входа недоступны примерно 2 В, для выхода на 2 кОм — до 3,5 В; гарантии TI даны только для ±15 В. TI в примере повторителя (разд. 8.2) советует добавить отрицательное питание, если нужен сигнал ниже 2 В.

Питание и разводка

TI рекомендует керамические конденсаторы 0,1 мкФ с малым ESR от каждого вывода питания на общий провод, как можно ближе к корпусу; при однополярном питании достаточно одного — от V+ (разд. 8.3, 8.4.1). Входные дорожки держат короткими и подальше от выхода и питания, резисторы обратной связи — у инвертирующего входа, а вокруг входов можно проложить охранное кольцо, чтобы утечки по плате не добавлялись к входному току.

Расхождения в документации

• Нет наибольших значений у OP07C. В разд. 6.5 ревизии H смещение, его дрейф, входной и разностный токи и их дрейф для OP07C стоят только в колонке «тип.», а для OP07D те же строки — в колонке «макс.». По таблице OP07C гарантированно лучше OP07D только по ослаблению синфазного сигнала (от 100 против 94 дБ).
• Синфазный диапазон в примере повторителя. Разд. 8.2 строит повторитель на питании 12 В с входом и выходом 2–11 В и ссылается на размах выхода «в пределах ±12 В». Но по разд. 6.5 вход работает не ближе 2 В к шинам (±13 В при ±15 В), то есть при 12 В — примерно до 10 В (наш расчёт), а размах выхода нормирован только при ±15 В.
• Напряжение на входе. В предельных режимах вход допускает ±22 В, а примечание 4 к той же таблице ограничивает его питанием и 15 В — меньшим из двух.
• Температура. Микросхемы нормированы для 0…+70 °C (разд. 6.3 и 7.1), но одна строка AOL в разд. 6.5 дана при −40…+125 °C.
• Условия AOL и SR. Заголовок разд. 6.5 задаёт питание ±15 В, но строка AOL идёт с условием «1,4 В < VO < 11,4 В, RL = 500 кОм», а скорость нарастания — с условием «VS = 5 В», хотя наименьшее рабочее питание — 6 В.
• Подзаголовок таблицы. Строка входного сопротивления rI стоит под заголовком «Входная ёмкость»; ёмкость не нормирована.
• Свойство на с. 1. Диапазон входа описан как «от 0 до ±14 В (тип., при ±15 В)», а в разд. 6.5 — ±13 В гарантированно и ±14 В типично.
• Дата ревизии. На страницах документа ревизия H датирована мартом 2023 года, а в истории ревизий — июлем 2022 года; в таблице тепловых характеристик у PDIP опечатка «55..6», а корпуса PS в ней нет.