LTC2066/LTC2067/LTC2068：超低功耗零漂移運(yùn)放的卓越選擇

在當(dāng)今的電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對于低功耗、高精度的需求愈發(fā)迫切。像是在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、便攜式儀器等應(yīng)用中，需要設(shè)備在消耗盡可能少的電能下，實(shí)現(xiàn)精確的信號(hào)測量和處理。而凌力爾特（現(xiàn)屬亞德諾半導(dǎo)體）推出的 LTC2066/LTC2067/LTC2068 系列零漂移運(yùn)算放大器，就很好地滿足了這些需求。接下來，我們就詳細(xì)了解一下這款放大器。

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器件概述

LTC2066/LTC2067/LTC2068 分別為單通道、雙通道和四通道的低功耗、零漂移、100kHz 放大器。它們能夠在極低的功率水平下實(shí)現(xiàn)高分辨率測量，可作為便攜式、能量收集和無線傳感器應(yīng)用中信號(hào)鏈的構(gòu)建模塊。

• 低功耗優(yōu)勢：每個(gè)放大器的典型電源電流為 7.5μA，最大為 10μA 。而且，其關(guān)機(jī)模式經(jīng)過優(yōu)化，可最大程度降低占空比應(yīng)用中的功耗，并且在上電期間具有低電荷損耗的特點(diǎn)，有助于減少整個(gè)系統(tǒng)的功耗。
• 高精度特性：自校準(zhǔn)電路使得輸入失調(diào)電壓極低（最大 5μV ），失調(diào)電壓漂移也極小（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 ，這使得在反饋網(wǎng)絡(luò)中可以使用高阻值的節(jié)能電阻。

性能參數(shù)及特點(diǎn)

電氣性能

封裝形式

該系列提供多種封裝形式，包括 SC70、TSOT23、MS8、DFN10、TSSOP14 和 QFN16 等，方便不同應(yīng)用場景的選擇。

溫度范圍

指定的溫度范圍為 -40°C 至 85°C 和 -40°C 至 125°C ，能適應(yīng)較為廣泛的工作環(huán)境。

典型應(yīng)用及案例分析

典型應(yīng)用場景

• 無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)調(diào)理：在無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中，需要對微弱的傳感器信號(hào)進(jìn)行放大和處理，LTC2066/LTC2067/LTC2068 的低功耗和高精度特性使其能夠在有限的電池能量下，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的信號(hào)傳輸。
• 便攜式儀器系統(tǒng)：如便攜式醫(yī)療設(shè)備、環(huán)境監(jiān)測儀等，對功耗和精度要求較高，該系列放大器能夠滿足這些需求，延長設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。
• 低功耗傳感器調(diào)理：像氣體檢測、溫度測量等傳感器應(yīng)用，需要對傳感器輸出的微小信號(hào)進(jìn)行放大和處理，其低失調(diào)電壓和低輸入偏置電流能夠有效減少信號(hào)誤差。

應(yīng)用案例分析

精密微功耗低端電流檢測

在這個(gè)典型應(yīng)用中，LTC2066 用于檢測負(fù)載電流。通過合理選擇電阻值，可以實(shí)現(xiàn)精確的電流測量。其中，VOUT = 10 ? ISENSE ，能夠?qū)z測到的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的電壓輸出。這里的電阻精度對測量結(jié)果至關(guān)重要，例如 0.1% 精度的電阻可以有效提高測量的準(zhǔn)確性。而某個(gè)特殊的電阻還能抵消寄生塞貝克效應(yīng)電壓，進(jìn)一步提升測量的精度。

低功耗氣體傳感器電路

該電路用于檢測氧氣濃度，在 0% 至 30% 的氧氣水平范圍內(nèi)工作。在正常大氣氧氣濃度（20.9% ）下，傳感器初始化后標(biāo)稱輸出為 1V ，總有源功耗在單軌電源下小于 10.1μA 。由于 LTC2066 的軌到軌輸入特性，無需額外的直流電平轉(zhuǎn)換。其極低的輸入失調(diào)電壓（典型值 1μV ，最大值 5μV ），使得可以對 mV 級(jí)的輸入信號(hào)進(jìn)行大幅放大而不引入顯著誤差。在這個(gè)電路中，使用 0.1% 精度的電阻有助于減少輸入失調(diào)電壓，提高測量精度。

RTD 傳感器電路

這個(gè)低功耗鉑電阻溫度探測器（RTD ）傳感器電路，在最小 2.6V 的軌電壓下，總電源電流僅 43μA ，在室溫下精度可達(dá) ±1°C 。LTC2066 極低的典型失調(diào)（1μV ）和典型輸入偏置電流（5pA ），允許在 RTD 中使用非常低的激勵(lì)電流，從而減少自熱效應(yīng)，提高測量準(zhǔn)確性。電路中使用了 LT5400 - 3 精密匹配電阻網(wǎng)絡(luò)和 LT6656 - 2.048 參考源，以確保電路的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注意盡量減少熱偶效應(yīng)和選擇低溫度系數(shù)的電阻，以減少整個(gè)溫度范圍內(nèi)的漂移誤差。

設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

輸入噪聲

對于輸入電壓噪聲，LTC2066/LTC2067/LTC2068 通過將直流和閃爍噪聲外差到更高頻率，實(shí)現(xiàn)低輸入失調(diào)電壓和 1/f 噪聲。先進(jìn)的電路技術(shù)能夠抑制自校準(zhǔn)頻率下的雜散偽像。在輸入電流噪聲方面，對于高源阻抗和反饋?zhàn)杩沟膽?yīng)用，輸入電流噪聲可能會(huì)對總輸出噪聲產(chǎn)生顯著影響。該系列通過使用 MOSFET 輸入器件和自校準(zhǔn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)低輸入電流噪聲，但在失調(diào)抵消頻率處電流噪聲會(huì)增加。

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與傳統(tǒng)運(yùn)算放大器不同，其指定的輸入偏置電流是瞬態(tài)電流的直流平均值。LTC2066/LTC2067/LTC2068 通過精心設(shè)計(jì)和創(chuàng)新的自舉電路，將輸入偏置電流限制在較低水平。輸入的瞬態(tài)開關(guān)電流會(huì)與源阻抗和反饋?zhàn)杩瓜嗷プ饔?，產(chǎn)生時(shí)鐘饋通現(xiàn)象?？梢酝ㄟ^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)。

熱偶效應(yīng)

在微伏級(jí)精度的設(shè)計(jì)中，熱偶效應(yīng)必須考慮。不同金屬的連接會(huì)形成熱電動(dòng)勢，可能成為低漂移電路中的主要誤差源。為了減少熱偶效應(yīng)引起的誤差，需要注意電路板布局和元件選擇，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、插座等元件。同時(shí)，要防止氣流通過敏感電路，以減少熱噪聲。

泄漏效應(yīng)

高阻抗信號(hào)節(jié)點(diǎn)的泄漏電流會(huì)降低亞納安信號(hào)的測量精度，尤其是在高電壓和高溫應(yīng)用中。應(yīng)使用高質(zhì)量的絕緣材料，并清潔絕緣表面以去除助焊劑和其他殘留物。在潮濕環(huán)境中，可能需要進(jìn)行表面涂層以提供防潮屏障。還可以通過在輸入連接周圍設(shè)置保護(hù)環(huán)來減少電路板泄漏，保護(hù)環(huán)應(yīng)連接到低阻抗節(jié)點(diǎn)。

關(guān)機(jī)模式

SC70 封裝的 LTC2066、DFN 封裝的 LTC2067 和 QFN 封裝的 LTC2068 具有關(guān)機(jī)模式，適用于低功耗應(yīng)用。關(guān)機(jī)時(shí)，每個(gè)放大器的電源電流小于 170nA ，輸出對外部電路呈現(xiàn)高阻抗。關(guān)機(jī)操作通過將 SHDN 引腳拉至 VL 以下實(shí)現(xiàn)。如果不需要關(guān)機(jī)功能，建議將 SHDN 引腳連接到 V + 。在嘈雜環(huán)境中使用時(shí)，建議在 SHDN 和 V + 之間添加電容，以防止噪聲改變關(guān)機(jī)狀態(tài)。

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，這可能會(huì)對低電流電源產(chǎn)生影響。LTC2066/LTC2067/LTC2068 在設(shè)計(jì)時(shí)已盡量減少上電期間的電荷損失，以節(jié)省占空比應(yīng)用中的功率。在占空比應(yīng)用中，使用 SHDN 引腳來禁用和啟用器件，比直接對外部電源進(jìn)行上電和下電操作更能節(jié)省電荷。

總結(jié)

LTC2066/LTC2067/LTC2068 系列運(yùn)算放大器以其低功耗、高精度和豐富的特性，為電子工程師在設(shè)計(jì)低功耗、高精度的信號(hào)處理電路時(shí)提供了一個(gè)優(yōu)秀的選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，只要充分考慮各種設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，合理選擇電路參數(shù)和布局，就能夠發(fā)揮出該系列放大器的最佳性能，滿足不同應(yīng)用場景的需求。各位工程師在遇到類似的設(shè)計(jì)需求時(shí)，不妨考慮一下這款性能出色的放大器，說不定會(huì)給你的設(shè)計(jì)帶來意想不到的效果。