Перейти к содержанию

OPA2134 — сдвоенный звуковой операционный усилитель с полевым входом

OPA2134 — сдвоенный операционный усилитель TI для звуковых схем: полевой (JFET) вход с током в пикоамперы, шум 8 нВ/√Гц, искажения 0,00008 % и скорость нарастания 20 В/мкс. Его ставят в предусилители, линейные выходы и входы, активные фильтры и кроссоверы. Разбираем по даташиту распиновку одно-, двух- и четырёхканальной версии, параметры при ±15 В, синфазный диапазон и размах выхода, согласование сопротивлений ради малых искажений, пример фильтра TI — и противоречия в самом даташите.

Обновлено Редакция GAW

Содержание

OPA2134 (Texas Instruments) — два независимых операционных усилителя в одном корпусе, рассчитанные на звуковые схемы. Входной каскад — на p-канальных полевых транзисторах с p-n-переходом (JFET), поэтому входной ток — единицы пикоампер, а шум по току почти отсутствует. Шум по напряжению — 8 нВ/√Гц, искажения — 0,00008 % на 1 кГц. В том же даташите описаны одиночный OPA134 и четырёхканальный OPA4134; параметры у всех трёх общие. Каналы OPA2134 и OPA4134 полностью независимы: перегрузка или замыкание одного не влияет на другие (разд. 7.1).

Коротко

  • Питание — ±2,5…±18 В или 5–36 В однополярное; ток до 5 мА на канал (4 мА типично).
  • Шум и искажения — 8 нВ/√Гц и 3 фА/√Гц на 1 кГц, 1,2 мкВ ср. кв. в полосе 20 Гц — 20 кГц; THD+N 0,00008 %.
  • Вход — ток 5 пА типично, до 100 пА при 25 °C; смещение до ±3,5 мВ; от (V−) + 2,5 до (V+) − 3,5 В.
  • Скорость — 8 МГц, 20 В/мкс, установление до 0,01 % за 1 мкс; устойчив при единичном усилении.
  • Выход — до (V+) − 1,5 В и (V−) + 1,2 В на 2 кОм; ток замыкания 36 и −30 мА.
  • Корпуса — OPA134 и OPA2134 в PDIP-8 (P) и SOIC-8 (D), OPA4134 в SOIC-14; −40…+85 °C.

Распиновка

OPA2134, вид сверху: 1 выход A, 2 инвертирующий вход A, 3 неинвертирующий вход A, 4 V−, 5 неинвертирующий вход B, 6 инвертирующий вход B, 7 выход B, 8 V+OPA21341OUT A2−IN A3+IN A4V−5+IN B6−IN B7OUT B8V+вид сверху
OPA2134 в корпусах PDIP-8 и SOIC-8, вид сверху, по рис. 4-2 даташита TI
Вывод OPA2134ОбозначениеНазначение
1OUT Aвыход канала A
2−IN Aинвертирующий вход канала A
3+IN Aнеинвертирующий вход канала A
4V−минус питания (общий провод при однополярном питании)
5+IN Bнеинвертирующий вход канала B
6−IN Bинвертирующий вход канала B
7OUT Bвыход канала B
8V+плюс питания

Цоколёвка стандартная для сдвоенных ОУ — такая же у NE5532, TL072 и LM358. Одиночный OPA134 (рис. 4-1): 2 — инвертирующий вход, 3 — неинвертирующий, 4 — V−, 6 — выход, 7 — V+; выводы 1 и 5 «не подключать», 8 — без внутреннего соединения, его оставляют свободным. По истории ревизий в ревизии B TI переименовала выводы 1 и 8 OPA134 из «подстройки смещения» в NC (вывод 5 там не упомянут) и в примечании к таблице выводов отметила, что старые разводки переделывать не нужно. Четырёхканальный OPA4134 в SOIC-14 (рис. 4-3): питание V+ на выводе 4, V− на 11, каналы A и B — выводы 1–3 и 5–7, C и D — 8–10 и 12–14; версия OPA4134 в DIP из документа удалена.

По перечню исполнений от 19.08.2026 в производстве OPA2134PA в PDIP-8 (маркировка OPA2134PA) и OPA2134UA в SOIC-8 — в трубках и на катушках (OPA2134UA/2K5).

Параметры

Условия — 25 °C, питание ±15 В, нагрузка 2 кОм к середине питания (разд. 5.7), если не указано иное.

ПараметрМин.Тип.Макс.Условия
Питание±2,5 В (5 В)±15 В±18 В (36 В)предел 36 В
Ток потребления на канал IQ—4 мА5 мАбез нагрузки
THD+N—0,00008 % / 0,00015 %—1 кГц, усиление 1, 3 В ср. кв., 2 кОм / 600 Ом
Интермодуляционные искажения—−98 дБ—1 кГц, 1 В размах
Произведение усиления на полосу GBW—8 МГц—
Скорость нарастания SR—±20 В/мкс—по проекту
Установление 10 В, 100 пФ—0,7 / 1 мкс—до 0,1 / 0,01 %
Восстановление после перегрузки—0,6 мкс—
Шум напряжения—1,2 мкВ ср. кв.—20 Гц — 20 кГц
Плотность шума напряжения / тока—8 нВ/√Гц / 3 фА/√Гц—1 кГц
Смещение VOS—±1 мВ±3,5 мВ
Дрейф смещения—±2 мкВ/°C—−40…+85 °C
Ослабление питания PSRR90 дБ106 дБ—5–36 В
Разделение каналов—128 / 126 дБ—постоянный ток / 20 кГц
Входной ток IB—±5 пА±100 пАпри −40…+85 °C — до ±5 нА
Разностный ток IOS—±2 пА±50 пА
Синфазный диапазон VCM(V−) + 2,5 В±13 В(V+) − 3,5 В
Ослабление синфазного сигнала CMRR86 дБ100 дБ—−12,5…+11,5 В; 90 дБ тип. при −40…+85 °C
Входной импеданс—10¹³ Ом ‖ 8 пФ (дифф.), 10¹³ Ом ‖ 6 пФ (синф.)—
Усиление без обратной связи AOL104 дБ120 дБ—2 кОм, −13,8…+13,5 В; 10 кОм, −14,5…+13,8 В
Выход к плюсу(V+) − 1,2 В / (V+) − 1,5 В——10 кОм / 2 кОм
Выход к минусу——(V−) + 0,5 В / (V−) + 1,2 В10 кОм / 2 кОм
Ток замыкания выхода—36 / −30 мА—отдаёт / принимает
Выходное сопротивление—0,01 / 10 Ом—10 кГц, с обратной связью / без

Предельные режимы (разд. 5.1): питание 36 В между V+ и V−; напряжение входа — от (V−) − 0,5 В до (V+) + 0,5 В, ток входа ±10 мА; длительное замыкание выхода на общий провод — для одного канала в корпусе; температура кристалла до 150 °C. Тепловое сопротивление кристалл — среда: OPA2134 — 160 °C/Вт в SOIC-8 и 71 °C/Вт в PDIP-8, OPA4134 — 97 °C/Вт в SOIC-14. Ток ограничения выхода с ростом температуры уменьшается (разд. 6.2.5).

Наш расчёт мощности: при ±15 В и токе 5 мА на канал OPA2134 без нагрузки рассеивает до 2 · 5 мА · 30 В = 0,3 Вт; в SOIC-8 с 160 °C/Вт это перегрев кристалла до 48 °C над окружающей средой ещё до того, как выход начнёт отдавать ток в нагрузку. При питании ±18 В — до 0,36 Вт и 58 °C.

Шум и сопротивление источника

Полный шум схемы TI описывает формулой (1) разд. 6.4.1: квадратный корень из суммы квадратов шума напряжения ОУ, шума тока на сопротивлении источника и теплового шума самого источника 4kTRS. У OPA2134 шум тока — 3 фА/√Гц, поэтому слагаемое inRS мало при любом разумном источнике. По TI, выше 2 кОм сопротивления источника преобладает тепловой шум резистора, а ниже — шум напряжения ОУ 8 нВ/√Гц. Наш вывод: OPA2134 хорош для высокоомных источников — пьезодатчиков, ламповых и пассивных регуляторов, — а для самых тихих низкоомных (динамический микрофон, звукосниматель с малым сопротивлением) лучше ОУ с биполярным входом и меньшим шумом напряжения.

Согласование сопротивлений. Входная ёмкость p-канальных JFET зависит от синфазного напряжения, поэтому в неинвертирующем включении при несогласованных сопротивлениях источника выше 2 кОм растут искажения (разд. 6.2.3). TI рекомендует ставить в цепь неинвертирующего входа резистор, равный параллельному соединению резисторов обратной связи R1 ‖ R2, если это сопротивление больше 2 кОм. В инвертирующем включении проблемы нет: инвертирующий вход стоит на виртуальной земле.

Пример: фильтр нижних частот 30 кГц

На рис. 7-1 TI приводит фильтр второго порядка с многопетлевой обратной связью: усиление 5 (с инверсией), спад 40 дБ на декаду, подъём АЧХ не больше 3 дБ. Номиналы: 590 Ом на входе, 499 Ом к инвертирующему входу, 2,94 кОм в обратной связи, 39 нФ на общий провод и 1 нФ между выходом и инвертирующим входом. Усиление — R4 / R1 = 2,94 кОм / 590 Ом ≈ 4,98.

Наш расчёт по формулам (2)–(4) с этими номиналами: формула (4) даёт не частоту среза, а собственную частоту звена — 21,0 кГц; добротность звена — 1,28, подъём АЧХ около 2,8 дБ, а спад на 3 дБ ниже уровня постоянного тока наступает около 29 кГц — это и есть обещанные «30 кГц». Свои номиналы для такого фильтра подбирает калькулятор MFB-фильтра.

Питание и разводка

TI рекомендует керамические конденсаторы 10 нФ или больше с малым ESR у каждого вывода питания (разд. 7.1, 7.3, 7.4.1); при однополярном питании достаточно одного — от V+ на общий провод. Входные дорожки — короткие и подальше от выхода и питания, резисторы обратной связи — у инвертирующего входа.

Расхождения в документации

  • Смещение и дрейф. В таблице разд. 5.7 смещение — до ±3,5 мВ, дрейф — ±2 мкВ/°C типично, а в разд. 7.1.2 — «меньше ±2 мВ» и «типично 10 мкВ/°C». По истории ревизий в ревизии B наибольшее смещение в таблице изменено с ±2 до ±3,5 мВ, то есть текст разд. 7.1.2 остался от прежней ревизии; об изменении дрейфа история ничего не говорит.
  • Запас по уровню. В разд. 5.7 запас (headroom) — 21,3 дБu при условии «VS = 18V», а разд. 6.2.1 называет 11,7 В ср. кв. и 23,6 дБu. По истории ревизий в ревизии B значение в таблице изменено с 23,6 на 21,3 дБ, так что разд. 6.2.1 остался от прежней ревизии. Наш расчёт по формуле из примечания 1: 21,3 дБu соответствуют примерно 9,0 В ср. кв.
  • Размах выхода. Описание на с. 1 и в разд. 6.1 обещает выход «до 1 В от шин», а таблица гарантирует (V+) − 1,2 В и (V−) + 0,5 В на 10 кОм и (V+) − 1,5 В и (V−) + 1,2 В на 2 кОм.
  • Выводы NC у OPA134. По истории ревизий в ревизии B выводы 1 и 8 OPA134 переименованы из «Offset Trim» в NC, а в таблице выводов NC — это выводы 1 и 5 с пометкой «не подключать» и вывод 8 с пометкой «нет внутреннего соединения, оставить свободным».
  • Подпись таблицы. Тепловые характеристики OPA4134 в разд. 5.6 подписаны «OPA4132».
  • Частота среза фильтра. Формула (4) в разд. 7.2.2 названа частотой среза, но с номиналами рис. 7-1 она даёт 21 кГц — это собственная частота звена; 30 кГц из названия рисунка — уровень −3 дБ (наш расчёт).
  • Дата ревизии. В колонтитулах ревизия B датирована ноябрём 2024 года, в истории ревизий — августом 2024 года.

Частые вопросы

Можно ли поставить OPA2134 вместо NE5532 или TL072?

По выводам — да: цоколёвка OPA2134 совпадает с NE5532 по даташиту TI SLOS075K — стандартная для сдвоенных ОУ в DIP-8 и SOIC-8 (выход A — 1, входы A — 2 и 3, V− — 4, входы B — 5 и 6, выход B — 7, V+ — 8). По питанию OPA2134 работает от ±2,5 до ±18 В. Различия — в свойствах: у OPA2134 полевой вход с током до 100 пА при 25 °C, поэтому он не нагружает высокоомные источники; ток потребления — до 5 мА на канал, то есть до 10 мА на корпус, — это нужно учесть в питании.

Работает ли OPA2134 от однополярного питания?

Да, от 5 до 36 В. Но вход и выход не доходят до шин: синфазный диапазон входа — от (V−) + 2,5 В до (V+) − 3,5 В, выход на нагрузке 2 кОм гарантированно доходит до (V+) − 1,5 В и (V−) + 1,2 В. Наш расчёт: при питании 12 В вход работает от 2,5 до 8,5 В, поэтому сигнал смещают к середине питания делителем, а нагрузку подключают через конденсатор.

Что значит отсутствие инверсии фазы?

У многих ОУ с полевым входом, если напряжение на входе выходит за синфазный диапазон, выход резко перескакивает к противоположной шине — это инверсия фазы. По разд. 6.2.4 у OPA134, OPA2134 и OPA4134 её нет, даже если вход выходит за диапазон на 10 В. Но сам вход ограничен шинами питания ±0,5 В: дальше открываются защитные диоды, и ток через них нужно ограничить 10 мА.

Источники

  1. Texas Instruments. OPAx134 High-Performance, SoundPlus Audio Operational Amplifiers (SBOS058B, December 1997, revised November 2024) — с. 1 — свойства (0,00008 %, 8 нВ/√Гц, IB 5 пА, 20 В/мкс, 8 МГц, ±2,5…±18 В), описание (выход «до 1 В от шин», без инверсии фазы), корпуса; с. 3–4 — рис. 4-1…4-3 и таблицы выводов OPA134, OPA2134, OPA4134; с. 5 — разд. 5.1 (36 В, вход до шин ±0,5 В, ток входа ±10 мА, КЗ выхода на землю), 5.2, 5.3 (±2,5…±18 В или 5–36 В, −40…+85 °C); с. 6 — разд. 5.4–5.6 (RθJA; таблица OPA4134 подписана «OPA4132»); с. 7–8 — разд. 5.7 (THD+N, интермодуляция, запас 21,3 дБu, GBW, SR, установление, восстановление после перегрузки, шум, VOS, дрейф, PSRR, разделение каналов, IB, IOS, VCM, CMRR, входной импеданс, AOL, размах выхода, ток КЗ, IQ); с. 13–15 — разд. 6.1, 6.2.1 (11,7 В ср. кв., 23,6 дБu), 6.2.3 (согласование сопротивлений выше 2 кОм), 6.2.4 (нет инверсии фазы при выходе входа на 10 В за диапазон), 6.2.5 (36 и −30 мА), 6.4.1 (шум); с. 16 — разд. 7.1 (10 нФ, независимые каналы), 7.1.2 («меньше ±2 мВ», «10 мкВ/°C»); с. 17 — рис. 7-1 и формулы фильтра 30 кГц; с. 18 — разд. 7.3, 7.4.1; с. 21 — история ревизий; Package Option Addendum от 19.08.2026
  2. Texas Instruments. NE5532x, SA5532x Dual Low-Noise Operational Amplifiers (SLOS075K, November 1979, revised December 2025) — для сравнения: рис. 4-1 и таблица выводов (1 OUT1, 2 1IN−, 3 1IN+, 4 VCC−, 5 2IN+, 6 2IN−, 7 2OUT, 8 VCC+)

Нашли ошибку?

Смотрите также