低功耗零漂移運(yùn)放LTC2066/LTC2067/LTC2068：特性、應(yīng)用與設(shè)計(jì)要點(diǎn)

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，低功耗、高精度的運(yùn)算放大器一直是工程師們追求的目標(biāo)。LTC2066/LTC2067/LTC2068系列運(yùn)放憑借其出色的性能，在眾多應(yīng)用場(chǎng)景中展現(xiàn)出了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文將深入探討該系列運(yùn)放的特點(diǎn)、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)過程中需要注意的要點(diǎn)。

文件下載：LTC2068.pdf

一、產(chǎn)品概述

LTC2066/LTC2067/LTC2068分別為單、雙和四通道低功耗、零漂移、100kHz放大器。它們能夠在極低的功率水平下實(shí)現(xiàn)高分辨率測(cè)量，典型的每放大器電源電流為7.5μA，最大為10μA。其具有自校準(zhǔn)電路，可實(shí)現(xiàn)極低的輸入失調(diào)（最大5μV）和失調(diào)漂移（最大0.02μV/°C），最大輸入偏置電流僅為35pA，在整個(gè)指定溫度范圍內(nèi)不超過150pA。此外，該系列運(yùn)放還集成了EMI濾波器，在1.8GHz時(shí)具有90dB的抑制能力，支持軌到軌輸入和輸出，工作電源范圍為1.7V至5.25V。

二、產(chǎn)品特性

（一）低功耗

每放大器的最大電源電流僅為10μA，關(guān)機(jī)電流最大為170nA，非常適合電池供電和低功耗應(yīng)用。例如，在一些便攜式儀器系統(tǒng)中，低功耗特性可以大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。

（二）高精度

輸入失調(diào)電壓最大為5μV，失調(diào)電壓漂移最大為0.02μV/°C，輸入偏置電流典型值為5pA，這些特性使得該系列運(yùn)放能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的測(cè)量。在溫度測(cè)量、醫(yī)療儀器等對(duì)精度要求較高的應(yīng)用中，能夠提供準(zhǔn)確可靠的測(cè)量結(jié)果。

（三）抗干擾能力強(qiáng)

集成的EMI濾波器在1.8GHz時(shí)具有90dB的抑制能力，能夠有效抵抗電磁干擾，保證電路的穩(wěn)定性。在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等復(fù)雜電磁環(huán)境中，這一特性尤為重要。

（四）寬電源范圍

工作電源范圍為1.7V至5.25V，能夠適應(yīng)不同的電源條件，增加了產(chǎn)品的適用性。無論是單電源還是雙電源應(yīng)用，都可以輕松應(yīng)對(duì)。

（五）多種封裝形式

提供SC70、TSOT23、MS8、DFN10、TSSOP14和QFN16等多種封裝形式，方便工程師根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇。

三、典型應(yīng)用

（一）無線傳感器網(wǎng)絡(luò)信號(hào)調(diào)理

在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，傳感器輸出的信號(hào)通常比較微弱，需要進(jìn)行信號(hào)調(diào)理。LTC2066/LTC2067/LTC2068的低功耗和高精度特性，能夠有效提高信號(hào)的質(zhì)量，同時(shí)降低系統(tǒng)的功耗。

（二）便攜式儀器系統(tǒng)

如便攜式醫(yī)療儀器、便攜式測(cè)量?jī)x器等，對(duì)功耗和精度都有較高的要求。該系列運(yùn)放的低功耗和高精度特性正好滿足了這些需求，能夠延長(zhǎng)儀器的使用時(shí)間，提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。

（三）低功耗傳感器調(diào)理

對(duì)于一些低功耗傳感器，如氣體傳感器、溫度傳感器等，LTC2066/LTC2067/LTC2068可以對(duì)傳感器輸出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，使其能夠滿足后續(xù)電路的要求。

（四）能量收集應(yīng)用

在能量收集系統(tǒng)中，需要對(duì)收集到的微弱能量進(jìn)行處理和轉(zhuǎn)換。該系列運(yùn)放的低功耗特性可以減少能量的消耗，提高能量收集的效率。

四、設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）輸入電壓噪聲

零漂移放大器通過將直流和閃爍噪聲外差到更高頻率來實(shí)現(xiàn)低輸入失調(diào)電壓和1/f噪聲。LTC2066/LTC2067/LTC2068采用先進(jìn)的電路技術(shù)，抑制了早期零漂移放大器中出現(xiàn)的雜散偽像，使得使用更加方便。

（二）輸入電流噪聲

對(duì)于高源阻抗和反饋?zhàn)杩沟膽?yīng)用，輸入電流噪聲可能會(huì)對(duì)總輸出噪聲產(chǎn)生顯著影響。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮噪聲電流與放大器輸入端電路元件的相互作用。該系列運(yùn)放通過使用MOSFET輸入器件和自校準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了低輸入電流噪聲。

（三）輸入偏置電流和時(shí)鐘饋通

零漂移放大器的輸入偏置電流具有與傳統(tǒng)運(yùn)算放大器不同的特性。LTC2066/LTC2067/LTC2068通過精心設(shè)計(jì)和使用創(chuàng)新的自舉電路，將輸入偏置電流控制在較低水平。同時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意時(shí)鐘饋通現(xiàn)象，可以通過在輸入或反饋電阻上使用電容來限制閉環(huán)系統(tǒng)的帶寬，從而有效濾除時(shí)鐘饋通信號(hào)。

（四）熱電偶效應(yīng)

為了實(shí)現(xiàn)微伏級(jí)的精度，需要考慮熱電偶效應(yīng)。在電路設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量減少放大器輸入信號(hào)路徑中的結(jié)數(shù)量，避免使用連接器、插座、開關(guān)和繼電器等可能產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)的元件。如果必須使用這些元件，應(yīng)選擇具有低熱電動(dòng)勢(shì)特性的產(chǎn)品。此外，還需要注意電路板的布局，防止氣流對(duì)敏感電路產(chǎn)生影響。

（五）泄漏效應(yīng)

在高阻抗信號(hào)節(jié)點(diǎn)中，泄漏電流可能會(huì)降低測(cè)量精度。因此，應(yīng)使用高質(zhì)量的絕緣材料，并清潔絕緣表面，去除助焊劑和其他殘留物。在潮濕環(huán)境中，可能需要進(jìn)行表面涂層處理，以提供防潮屏障。

（六）關(guān)機(jī)模式

LTC2066（SC70封裝）、LTC2067（DFN封裝）和LTC2068（QFN封裝）具有關(guān)機(jī)模式，適用于低功耗應(yīng)用。在關(guān)機(jī)狀態(tài)下，每個(gè)放大器的電源電流小于170nA，輸出對(duì)外部電路呈現(xiàn)高阻抗。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意SHDN引腳的連接方式，避免引腳浮空。在噪聲環(huán)境中，可以在SHDN和V+之間添加電容，以防止噪聲改變關(guān)機(jī)狀態(tài)。

（七）啟動(dòng)特性

微功耗運(yùn)算放大器在啟動(dòng)時(shí)可能會(huì)消耗較大的電流，導(dǎo)致在低電流電源上使用時(shí)出現(xiàn)問題。LTC2066/LTC2067/LTC2068在設(shè)計(jì)時(shí)已經(jīng)盡量減少了啟動(dòng)時(shí)的電荷損失，以節(jié)省占空比應(yīng)用中的功率。在設(shè)計(jì)時(shí)，可以通過積分電源電流來量化啟動(dòng)時(shí)的瞬態(tài)電流損失。

五、總結(jié)

LTC2066/LTC2067/LTC2068系列運(yùn)放以其低功耗、高精度、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、便攜式儀器系統(tǒng)、低功耗傳感器調(diào)理等眾多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要充分考慮輸入電壓噪聲、輸入電流噪聲、輸入偏置電流和時(shí)鐘饋通、熱電偶效應(yīng)、泄漏效應(yīng)、關(guān)機(jī)模式和啟動(dòng)特性等要點(diǎn)，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。希望本文能夠?yàn)?a href="http://www.brongaenegriffin.com/v/tag/125/" target="_blank">電子工程師在使用該系列運(yùn)放時(shí)提供一些有益的參考。你在實(shí)際應(yīng)用中是否遇到過類似運(yùn)放的設(shè)計(jì)難題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。