Журнал "Новости Электроники", номер 9, 2007 год.

Журнал "Новости Электроники", номер 9, 2007 год.Маломощные операционные усилителиВладимир Еремеев Texas Instruments (TI) предлагает большой выбор операционных усилителей (ОУ), включая прецизионные, маломощные, с низким напряжением питания, высокоскоростные и rail-to-rail. В статье приведен обзор операционных усилителей компании TI, ток потребления которых в состоянии покоя не превышает 1 мА. Основные области их применения √ портативные измерительные и детектирующие устройства, в том числе √ охранные системы; устройства промышленной автоматики; медицинская техника.

 

 

 

Компанией Texas Instruments разработано огромное количество промышленных усилителей с малым потреблением и низковольтных операционных усилителей с функциями, которые удовлетворяют самым разнообразным требованиям. Данное разделение не является строгим. ОУ может быть одновременно быстродействующим, малошумящим, с выходным напряжением, близким к напряжению питания и т.п. Облегчить процесс выбора позволяет интерактивный ресурс параметрического поиска [1].

Маломощными в настоящей статье определены усилители, ток потребления которых в состоянии покоя не превышает 1 мА. В таблицах 1 и 2 приведены основные параметры этих устройств. В таблице 1 представлены маломощные ОУ производственной линии BURR-BROWN [2]. Компания Burr-Brown (с 2000 года является подразделением TI) зарекомендовала себя как поставщик эталонной аналоговой продукции. Операционные и инструментальные усилители этой линии являются основными составляющими современных измерительных и управляющих систем, предназначенных для детектирования и усиления слабых сигналов.

Таблица 1. Маломощные операционные усилители Texas Instruments из производственной линии Burr-Brown

ОУ Колво кана-
лов Вход выкл Vсм
(дрейф Vсм),
мВ
(мкВ/°C) Шум (1
кГц), нВ/
√Гц Iпот,
мА/
ка-
нал Iсм,
пА f,
МГц Ско-
рость нара-
ста-
ния, В/мкс Напряжение питания, В OPAy*277 1/2/4   0,02 (0,1) 8 0,825 1000 1 0,8 2...18   нет OPAy234 1/2/4   0,1 (0,5) 25 0,3 25000 0,35 0,2 2,7...36 да нет OPAy241 1/2/4   0,25 (0,4) 45 0,03 20000 0,035 0,01 2,7...36 да вых Малошумящие широкополосные OPAy130 1/2/4   1 (2) 16 0,65 20 1 2 2,5...18     OPAy137 1/2/4   3 (2,5) 45 0,27 100 1 3,5 2,5...18     КМОП ОУ с малым Iсм OPAy336 1/2/4   0,125 (1,5) 40 0,032 10 0,1 0,03 2,3...5.5 да вых OPAy340 1/2/4 есть 0,5 (2,5) 25 0,95 10 5,5 6 2,7...5,5 да вх/вых OPAy347 1/2/4   6 (2) 60 0,034 10 0,35 0,17 2,3...5,5   вх/вых OPAy348 1/2/4   5 (2) 35 0,065 10 1 0,5 2,3...5,5   вх/вых OPAy349 1/2/4   0,5 (2) 300 0,002 15 0,07 0,02 1,8...5,5   вх/вых OPAy364 1/2/4   0,5 (2) 17 0,75 10 7 5 1,8...5,5 да вх/вых OPAy379 1/2/4   1 (4) 80 0,0045 10 0,09 0,015 1,8...5,5   вх/вых OPAy703/4 1/2/4   0,75 (4) 45 0,2 10 1 0,6 4...12 да вх/вых Прецизионные OPAy381 1 есть 0,025 (0,1) 10 1 50 18 12 2,7...5,5 да вых OPAy333 1/2   0,01 (0,05) 1μ
Vp-p 0,02 50 0,35 0,05 1,8...5,5 да вх/вых OPAy335 1/2   0,005 (0,02) 1,4μ
Vp-p 0,3 200 2 1,6 2,7...5,5 да вых OPAy734/5 1/2   0,005 (0,05) 150 0,75 200 1,6 1,5 2,7...12 да вых *y -  количество каналов для всех наименований Пре-
ци-
зион-
ные
Vсм ≤500 мкВ Мало-
шумя-
щие
≤20
нВ/
√Гц Мик-
ро-
мощ-
ные
≤50 мкА Ма-
лое вход-
ное сме-
ще-
ние
≤100 пА Быст-
ро-
дейст-
вую-
щие
≥5 МГц     Одно-
поля-
рное пита-
ние Пол-
ный раз-
мах напря-
жения

Таблица 2. Маломощные операционные усилители Texas Instruments

ОУ Кол-
во ка-
на-
лов Вход выкл Vсм
(дрейф Vсм),
мВ
(мкВ/
°C) Шум (1
кГц), нВ/
√Гц Iпот,
мА/
ка-
нал Iсм,
пА f,
МГц Ско-
рость нара-
ста-
ния, В/мкс Напряжение питания, В TLV27y* 1/2/4   5 (2) 39 0,66 60 3 2,4 2,7...15 да вых LMV321 1   7 (5) 39 0,17 250000 1 1 2,7...5,5 да вых LPV321 1   7 (4) 146 0,012 50000 0,237 0,1 2,7...5,5 да вых LMV324 4   7 (5) 39 0,17 250000 1 1 2,7...5,5 да вых LPV324 4   7 (4) 146 0,0115 50000 0,237 0,1 2,7...5,5 да вых TLV341 1   4 (1,9) 33 0,15 3000 2,3 0,9 1,5...5,5   вых LMV341 1   4 (1,7) 40 0,17 120 1 1 2,5...5,5   вых TLV342A 2   1,25 (1,9) 33 0,15 3000 2,2 0,9 1,5...5,5   вых LMV342 2   4 (1,7) 40 0,17 120 1 1 2,5...5,5   вых LMV344 4 есть 4 (1,7) 40 0,17 120 1 1 2,5...5,5   вых LMV358 2   7 (5) 39 0,17 250000 1 1 2,7...5,5 да вых LPV358 2   7 (4) 146 0,01 50000 0,237 0,1 2,7...5,5 да вых LMV82y 1/2/4   3,5 (1) 45 0,4 100000 5 1,7 2,7...5,5 да вых LMV93y 1/2/4   5,5 (5,5) 60 0,185 75000 1,4 0,35 1,8...5   вх/вых LMV98y 1/2 есть 4 (5,5) 60 0,185 65000 1,4 0,35 1,8...5   вх/вых TLC1078 2   0,85 (1,1) 68 0,017 600 0,085 0,032 1,4...16 да   TLC1079 4   0,45 (1,1) 68 0,017 600 0,085 0,032 1,4...16 да   TLV2221 1   3 (1) 19 0,15 150 0,51 0,18 2,7...10 да вых TLV2241 1/2/4   3 (3) 800 0,0012 500 0,0055 0,002 2,5...12 да вх/вых TLV2252 2/4   1,5 (0,5) 19 0,0625 150 0,187 0,1 2,7...16 да вых TLV2262 2/4   2,5 (2) 12 0,25 150 0,67 0,55 2,7...16 да вых TLV2322 2/4   9 (1,1) 68 0,017 2000 0,027 0,02 2...8 да   TLV2332 2/4   9 (1,1) 32 0,28 2000 0,3 0,38 2...8 да   TLV2370 1/2/4 есть 4,5 (2) 39 0,66 60 3 2,4 2,7-15 да вх/вых TLV2381 1/2   4,5 (1,1) 90 0,01 60 0,160 0,06 2,7...16 да вх/вых TLV2422A 2   0,95 (2) 18 0,075 150 0,052 0,02 2,7...10 да вых TLV2432A 2/4   0,95 (2) 18 0,125 150 0,5 0,25 2,7...10 да вх/вых TLV2402A 1/2/4   1,2 (3) 800 0,00095 150 0,0055 0,0025 2,5...16 да вх/вых TLV2442A 2/4   0,95 (2) 18 0,725 300 1,75 1,3 2,7...10 да вых TLV2450 1/2/4 есть 1,5 (0,3) 51 0,035 5000 0,22 0,12 2,7...6 да вх/вых TLV2460 1/2/4 есть 1,5 (2) 11 0,575 14000 5,2 1,6 2,7...6 да вх/вых TLV2470 1/2/4 есть 1,6 (0,4) 15 0,75 50 2,8 1,4 2,7...6 да вх/вых TLV2620 1/2/4 есть 3,5 (3) 53 1 50 11 9,5 2,7...5,5 да вых TLV2630 1/2/4 есть 3,5 (3) 50 1 50 9 6 2,5...5,5 да вых TLV2711 1   3 (1) 22 0,025 150 0,065 0,025 2,7...10 да вых TLV2721 1   3 (1) 20 0,15 150 0,51 0,18 2,7...10 да вых TLV2760 1/2/4 есть 3,5 (9) 95 0,028 15 0,5 0,2 1,8...3,6 да вх/вых TLV2780 1/2/4 есть 3 (8) 18 0,82 15 8 4,3 1,8...3,6 да вх/вых TLV4110 2/4 есть 3,5 (3) 20 1 50 2,7 1,6 2,5...6 да вых *y - количество каналов для всех наименований Пре-
ци-
зион-
ные
Vсм ≤500 мкВ Мало-
шумя-
щие ≤20
нВ/
√Гц Мик-
ро-
мощ-
ные
≤50 мкА Ма-
лое вход-
ное сме-
ще-
ние
≤100 пА Быст-
ро-
дейст-
вую-
щие
≥5 МГц     Одно
поляр-
ное пита-
ние Пол-
ный раз-
мах напря-
жения

Каждая из групп ОУ обладает следующими отличительными параметрами:

высокоточные ОУ имеют напряжение смещения менее 500 мкВ;малошумящие ОУ характеризуются напряжением шумов не более 20 нВ/ на 1 кГц;входной ток смещения ОУ с малым входным током не превышает 100 пА (OPA7xx, OPA6xx);полоса пропускания широкополосных ОУ достигает 5 МГц;ОУ, ориентированные на работу при пониженном напряжении питания, работоспособны при напряжении ниже 2,7 В;микропотребляющие ОУ имеют ток потребления менее 50 мкА на канал;ОУ с выходом Rail-to-Rail обеспечивают максимально возможный размах выходного напряжения (в пределах напряжения питания ОУ), что позволяет получить самый широкий динамический диапазон;ОУ общего назначения имеют средние показатели по всем группам параметров и применяются в изделиях, где одним из важнейших требований является низкая цена.

Семейство КМОП ОУ OPA363 (с входом выключения) и OPA364 предназначено для использования в устройствах с однополярным и низким напряжением питания. Питание возможно от источника от 1,8 В (±0,9 В) до 5,5 В (±2,25 В). Эти ОУ идеальны для усиления сигналов датчиков в системах с батарейным питанием (рис. 1). Они оптимизированы для работы совместно со среднескоростными АЦП (до 100 кГц). Диапазон рабочих температур этих ОУ от -40°C до 125°C. 

Рис. 1. Функциональная схема включения OPA363

Одной из последних новинок в группе маломощных низковольтных усилителей является семейство OPAy379. Его основные характеристики:

Низкий уровень шумов: 2,8 мкВ; Низкая потребляемая мощность: 5,5 мкА; Максимальное значение напряжения смещения нуля: 1,5 мВ; Коэффициент ослабления синфазного сигнала: 90 дБ; Коэффициент подавления шумов источника питания (макс.): 2 мкВ/В; Коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой цепи обратной связи: 120 дБ; Широкий диапазон напряжения питания: 1,8 В до 5,5 В; Малогабаритный корпус.

Новое семейство операционных усилителей обладает впечатляющей пропускной способностью (90 кГц) и низким током смещения (25 пА). Одинарные ОУ OPA379 поставляются в корпусах SC70-5, SOT23-5 и SO-8, сдвоенные OPA2379 - в корпусах SOT23-8 и SO-8, счетверенные OPA4379 - в TSSOP-14. Для всех версий характерен расширенный температурный диапазон: от -40°C до 125°C. ОPAy379 - это прецизионные операционные усилители с низким энергопотреблением, разработанные специально для устройств с батарейным питанием. Они работоспособны при напряжении питания от 1,8 В до 5,5 В и обеспечивают высокую эффективность усиления сигнала и очень низкий уровень шума 80 нВ/ЦГц. Усилители имеют полосу пропускания 90 кГц (единичное усиление) при токе покоя всего 2,9 мкА. Сочетание таких параметров, как точность по постоянному току 1,5 мВ; коэффициент ослабления синфазного сигнала CMRR 100 дБ; напряжение смещения относительно напряжения питания PSRR 2 мкВ/В и коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи AOL 120 дБ, позволяют применять данные усилители для разработки устройств, требующих высокой точности и низкого энергопотребления. К рекомендуемым производителем областям применения относится совместная работа с маломощными микроконтроллерами MSP430 в портативных медицинских приборах, удаленных датчиках, детекторах дыма и беспроводных измерительных устройствах.

На рисунке 2 представлены две типичные схемы применения ОРАу379: в схеме определения разряда батарейного источника (рисунок 2а) и в схеме контроля тока (рисунок 2б). 

Рис. 2. Типичные примеры использования OPA379

В схеме на рисунке 2а напряжение Uсост имеет высокий уровень до тех пор, пока напряжение батарейного источника не ниже 2 В. Для задания порога срабатывания используется маломощный источник порогового напряжения. Схема на рисунке 2б может использоваться в источниках питания для реализации функций ограничения тока и защиты от перегрузки. В ней ОРА379 контролирует ток через шунтовой резистор номиналом 0,1 Ом. NPN-транзистор VТ1 (2N2222 или подобный) используется для генерации равных напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах. Следовательно, падение напряжений на резисторах R1 и Rш эквивалентны, а ток, протекающий через VТ1, прямо пропорционален току через резистор Rш. По мере увеличения тока нагрузки увеличивается ток через VТ1, растет падение напряжения на R2 и, следовательно, снижается выходное напряжение Uвых.

Литература

1.

2. Староверов К. Операционные и инструментальные усилители из производственной линии BURR-BROWN. Новости электроники, 2006, ╧3.

3. Industrial Solutions Guide. Texas Instruments, lit. num. Slab039, 1Q 2006.-77p.

4. Medical Applications Guide. Texas Instruments, lit. num. Slib108, 2Q 2007.-84p.

 

Вернуться к содержанию номера







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.