ADA4510-2运算放大器评测：高精度与多场景应用的完美结合

在电子工程领域，运算放大器是构建精确、可靠电路的核心组件之一，被广泛应用于信号放大、滤波、模拟计算和反馈控制等众多领域。作为一种基础但极为重要的组件，运算放大器的性能直接影响到电路的精确度和稳定性。它们不仅在模拟信号处理上发挥关键作用，还在数字系统的模拟前端电路中起着至关重要的作用。例如，在医疗设备、精密测量仪器以及通信系统中，运算放大器的性能直接决定了整个系统的成败。此外，运算放大器的灵活性使其能够适应各种应用需求，无论是简单的信号放大电路，还是复杂的模拟计算系统。

全球排名前列的电子元器件授权代理商WT文晔科技，邀请到了中电网资深工程师施博士测评ADI的ADA4510-2。施博士主导并参与了多个高复杂度的电源设计项目，涵盖从低噪声、高精度测量到高频信号处理等广泛应用，积累了深厚的技术和丰富的实战经验。

ADA4510-2运算放大器是一款集成了先进技术和创新设计的产品，不仅在性能上达到了行业顶尖水平，还在多种应用场景中展现了其卓越的适应能力。在接下来的评测中，施博士将解析这款运算放大器的主要特性，包括其独特的设计优势、实际应用效果，通过对ADA4510-2的简单评估，给工程师们提供一些参考。

ADA4510-2 是一款高精度、低噪声的双通道运算放大器，具有40 V的高电压范围和轨到轨输入/输出特性，适用于信号链的各个环节。它采用ADI公司的DigiTrim™技术，实现了极低的失调电压（典型值：±5 μV，最大值：±20 μV）和失调电压漂移（典型值：±70 nV/°C，最大值：±500 nV/°C），简化了温度校准过程。ADA4510-2 提供优异的直流精度和交流性能，适合各种信号链应用，解决系统失真和建立问题。它具有−40°C至+85°C或−40°C至+125°C的工作温度范围，并采用8引脚SOIC_N封装。极低的失调电压和输入失调电流，让这款运算放大器十分适合用在医疗仪器、精密电流测量、电子测试与测量等高要求领域。

接下来，将结合ADA4510-2的评估板EVAL-ADA4510-2，针对失调电压和输入失调电流进行简单测试。

ADA4510-2 的全功能评估板（如图1所示）是一款适用于快速原型制作的工具，专为双通道低输入偏置电流放大器设计，采用8引脚窄体SOIC封装。评估板允许用户自定义电路配置，配备边缘安装型SMA连接器，便于连接测试设备和其他电路。它还支持配置光电二极管传感器，以加速评估过程，并提供光电二极管偏置连接，同时其保护走线设计旨在尽量减少漏电流。

图1 EVAL-ADA4510-2评估板

在理想运放的条件下，两个输入端上的电压若均为0V，则输出电压也应该等于0V。但在实际情况下，由于制造工艺和器件参数的不完美性，运算放大器的两个输入端口并不完全相等，导致存在微小的电压差，即输入失调电压。运放的失调电压参数则是直流噪声的重要组成部分，也是评估一款运放水平的重要参考要素。输入失调电压的测试电路如图2所示。

该测试电路以1001的增益放大输入失调电压，在Vout处使用万用表测量电压，折合到输入端(RTI)的失调电压通过输出电压除以增益计算得出。从输入端获得源阻抗较小，因而产生的偏置电流对测量的失调电压的影响可忽略不计。例如，流经10Ω电阻的2nA偏置电流产生的折合到输入端误差为0.02μV。依据图2原理图，在评估板上焊接对应器件，组合成测量电路，在26℃的环境温度下，通入±20V电源，测得结果如图3，图4所示。

实际测得运放输出电压值为12.7mV，除以增益可得失调电压约为12.69uV。本次测量因条件有限，仍有许多不足之处，导致测量值有一定误差。产生误差的因素有如下几点：

1. 误差源来自电路上寄生热电偶节点，该热电偶电压范围可达2μV/ºC至40μV/ºC以上，电阻等器件的两个连接点会产生两个大小相等、极性相反的热电电压。这两个电压会相互抵消，前提是假定两者温度完全相同。因此应将评估板放置在小型密闭容器，减小测试电路中的气流，使得所有热电偶节点稳定在同一温度。密闭容器最好使用金属盒子，同时减小电磁干扰。

2. 所使用的贴片电阻精度不足带来的误差，同时也包括测量使用的万用表精度不足带来的误差。

与失调电压类似，在理想情况下，运算放大器的输入端并无电流流入。而实际上，始终存在两个输入偏置电流，即IB+和IB-。对运放来说，偏置电流是个问题，因为当其流过外部阻抗时会产生电压，进而导致系统误差增加。由于制造工艺问题，两个偏置电流几乎总是不相等。这两个偏置电流之差为输入失调电流Ios。要测量输入失调电流，则可使用图5所示电路。

该测试电路应插入大电阻RS与待测输入端串联，从而产生大小等于IB×RS的显著额外失调电压。如果之前已经测量并记录实际的VOS，则可以确定因RS变化而导致的VOS明显变化，进而可以轻松计算出IB。这样即可得出IB+和IB–的值。IB的额定值是这两个电流的平均值，即IB = (IB+ + IB–)/2。事实上，使用这个测量电路也可测量Vos，Ios，如图6所示。

图6 输入失调电流测量电路配置

Rs通常选择100k欧，若被测运放偏置电流很小，应选择阻值更大的电阻减小误差。本次测量Rs选择1MΩ,R2选择100KΩ,即增益为1001。以此测试电路，在评估板上焊接对应器件，组合成测量电路，如图7所示，S1、S2打开（即杜邦线连接电阻）；

在26℃的环境温度下，通入±20V电源，测得失调电流约为2.3pA。与测试失调电压的情况相同，测量条件有效导致测得值相较于实际值仍有较大误差，测量数据仅供参考。

1. 音频处理：ADA4510-2运算放大器可以用于音频信号放大、滤波和调整等处理，以提高音频设备的音质和性能。

2. 生物医学信号处理：在生物医学领域，ADA4510-2可用于放大心电图（ECG）、脑电图（EEG）等生物电信号，以满足医疗设备对信号精度和稳定性的高要求。

3. 工业控制：ADA4510-2可用于工业控制系统中的信号处理，如传感器信号放大、滤波和反馈控制等，以提高系统的准确性和稳定性。

4. 通信设备：在通信领域，ADA4510-2可用于放大和处理射频（RF）信号，提高无线通信设备的性能。

5. 汽车电子：ADA4510-2可用于汽车电子系统中的信号处理，如传感器信号放大、噪声抑制等，以提高汽车电子设备的可靠性和性能。

2. 高共模抑制比（CMRR）：ADA4510-2 具有较高的CMRR，具有140 dB（典型值），可以有效抑制共模干扰，提高信号的完整性和稳定性。

3. 宽工作电压范围：ADA4510-2 支持宽的工作电压范围，6 V 至 40 V、±3 V 至 ±20 V，适应各种电源环境，增强了其应用灵活性。

4. 误差极小：ADA4510-2本身误差极小，标准情况下失调电压可低为5uv，失调电流0.25pA。

5. 小型化封装：ADA4510-2 采用小型化封装，有利于减小PCB面积，降低系统成本。

6. 易于应用：ADA4510-2 具有稳定的性能和简单的应用电路，便于工程师设计和实现。

经测试，ADA4510-2是一款非常值得推荐的运算放大器，它不仅能满足高精度电路设计的需求，还能为系统的整体性能提升提供坚实的基础。