LTC6078/LTC6079：低功耗精密運(yùn)算放大器的卓越之選

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，對(duì)于運(yùn)算放大器的性能要求隨著應(yīng)用場(chǎng)景的日益復(fù)雜而不斷提高。低功耗、高精度、寬電壓范圍以及良好的輸入輸出特性成為了衡量一款優(yōu)秀運(yùn)算放大器的重要指標(biāo)。今天，我們就來(lái)深入探討一下Linear Technology Corporation推出的LTC6078/LTC6079系列雙/四通道CMOS軌到軌輸入/輸出運(yùn)算放大器。

文件下載：LTC6078.pdf

特性亮點(diǎn)

低失調(diào)與低漂移

LTC6078/LTC6079在25°C時(shí)最大失調(diào)電壓僅為25μV，最大失調(diào)漂移為0.7μV/°C。如此低的失調(diào)電壓和漂移特性，使得它在對(duì)精度要求極高的應(yīng)用中表現(xiàn)卓越，能夠有效減少信號(hào)處理過(guò)程中的誤差。例如在微伏級(jí)精度閾值檢測(cè)應(yīng)用里，能夠精準(zhǔn)地捕捉微弱信號(hào)的變化，為系統(tǒng)的精確控制提供有力支持。

超低輸入偏置電流

在25°C時(shí)，最大輸入偏置電流為1pA，在≤85°C時(shí)為50pA。超低的輸入偏置電流意味著它能夠與高阻抗源良好匹配，減少對(duì)信號(hào)源的負(fù)載影響，從而在高阻抗傳感器放大器等應(yīng)用中，確保信號(hào)能夠準(zhǔn)確無(wú)誤地被放大和處理。

微功耗設(shè)計(jì)

每個(gè)放大器僅消耗54μA的電流，這種微功耗特性使得它在電池供電的應(yīng)用中具有顯著優(yōu)勢(shì)，能夠大大延長(zhǎng)電池的使用壽命。同時(shí)，它還具備95dB（最小值）的共模抑制比（CMRR）和100dB（最小值）的電源抑制比（PSRR），有效抑制外界干擾，保證信號(hào)的純凈性。

軌到軌輸入輸出

其輸入輸出均支持軌到軌工作模式，能夠在接近電源電壓的范圍內(nèi)進(jìn)行信號(hào)處理，從而充分利用電源電壓，提高信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。這一特性使得它在單電源應(yīng)用中尤為適用，能夠簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)，減少外部元件的使用。

寬電壓范圍

工作電壓范圍為2.7V至5.5V，這使得它能夠適應(yīng)不同的電源供電環(huán)境，增強(qiáng)了其在各種應(yīng)用中的通用性。無(wú)論是低電壓的便攜式設(shè)備，還是標(biāo)準(zhǔn)的5V電源系統(tǒng)，LTC6078/LTC6079都能穩(wěn)定工作。

多種封裝形式

LTC6078提供8引腳MSOP和10引腳DFN封裝，LTC6079提供16引腳SSOP和DFN封裝。豐富的封裝形式為不同的應(yīng)用場(chǎng)景提供了更多的選擇，方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行合理布局。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

光電二極管放大器

由于其超低的輸入偏置電流和低噪聲特性，LTC6078/LTC6079能夠精確地放大光電二極管輸出的微弱電流信號(hào)，將光信號(hào)準(zhǔn)確地轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，廣泛應(yīng)用于光學(xué)測(cè)量、光通信等領(lǐng)域。

高阻抗傳感器放大器

在高阻抗傳感器應(yīng)用中，如壓力傳感器、溫度傳感器等，LTC6078/LTC6079能夠與高阻抗的傳感器良好匹配，減少信號(hào)的衰減和失真，確保傳感器輸出的微弱信號(hào)能夠被準(zhǔn)確放大和處理。

微伏精度閾值檢測(cè)

憑借其低失調(diào)電壓和低漂移特性，LTC6078/LTC6079能夠?qū)崿F(xiàn)微伏級(jí)的精度閾值檢測(cè)，在醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用價(jià)值。例如在醫(yī)療設(shè)備中，能夠精確檢測(cè)生物電信號(hào)的微小變化，為疾病的診斷提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。

儀器放大器與電池供電應(yīng)用

其微功耗和寬電壓范圍的特性，使得它在儀器放大器和電池供電的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。在儀器放大器中，能夠提供高精度的信號(hào)放大和處理；在電池供電的便攜式設(shè)備中，能夠有效延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高設(shè)備的續(xù)航能力。

電氣特性詳解

失調(diào)電壓

在不同的測(cè)試條件下，LTC6078/LTC6079的失調(diào)電壓表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。例如在 (V^{+}=3V)，(V^{-}=0V)，(V{CM}=0.5V) 的條件下，LTC6078MS8、LTC6078AMS8等型號(hào)的失調(diào)電壓在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，最大不超過(guò)±165μV。而在 (V^{+}=5V)，(V^{-}=0V)，(V{CM}=0.5V) 的條件下，失調(diào)電壓也能保持在合理的范圍內(nèi)，確保了信號(hào)處理的準(zhǔn)確性。

輸入偏置電流與失調(diào)電流

輸入偏置電流和失調(diào)電流是衡量放大器輸入特性的重要指標(biāo)。LTC6078/LTC6079的輸入偏置電流在不同的溫度和電源電壓條件下都能保持較低的水平，最大不超過(guò)350pA。輸入失調(diào)電流也同樣如此，最大不超過(guò)100pA。這種低偏置電流和失調(diào)電流的特性，使得它在對(duì)輸入特性要求較高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

噪聲性能

在0.1Hz至10Hz的頻率范圍內(nèi)，輸入噪聲電壓為1μV P - P；在1kHz和10kHz的頻率下，輸入噪聲電壓密度分別為18nV/√Hz和16nV/√Hz。低噪聲的特性使得它在處理微弱信號(hào)時(shí)能夠有效減少噪聲干擾，提高信號(hào)的質(zhì)量。

共模抑制比與電源抑制比

共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）是衡量放大器抑制干擾能力的重要指標(biāo)。LTC6078/LTC6079的CMRR最小值為95dB，PSRR最小值為100dB，在不同的電源電壓和共模電壓范圍內(nèi)都能保持較高的抑制比，有效抑制共模信號(hào)和電源波動(dòng)對(duì)輸出信號(hào)的影響。

輸出特性

輸出電壓、輸出短路電流、擺率、增益帶寬積等輸出特性也是放大器性能的重要體現(xiàn)。LTC6078/LTC6079在不同的負(fù)載和信號(hào)條件下，都能提供穩(wěn)定的輸出性能。例如在 (R{LOAD}=10k)，0.5V ≤ (V{OUT}) ≤ 2.5V的條件下，大信號(hào)電壓增益（(A_{VOL})）最大可達(dá)130dB，輸出短路電流最大可達(dá)14mA，能夠滿足大多數(shù)應(yīng)用的需求。

典型性能特性

失調(diào)電壓分布與漂移

通過(guò)失調(diào)電壓分布曲線和漂移曲線，我們可以直觀地了解到LTC6078/LTC6079在不同溫度和共模電壓下的失調(diào)電壓特性。例如，在VS = 3V，(V{CM}=0.5V)，(T{A}=25°C) 的條件下，失調(diào)電壓分布在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)出良好的正態(tài)分布，漂移曲線也表明其失調(diào)電壓隨溫度的變化較為穩(wěn)定。

輸入偏置電流與溫度、共模電壓的關(guān)系

輸入偏置電流與溫度和共模電壓的關(guān)系曲線顯示，LTC6078/LTC6079的輸入偏置電流在不同的溫度和共模電壓下都能保持較低的水平，且變化較為平穩(wěn)。這進(jìn)一步證明了它在不同工作條件下的穩(wěn)定性和可靠性。

輸出電壓擺幅與負(fù)載電流、電源電壓、溫度的關(guān)系

輸出電壓擺幅與負(fù)載電流、電源電壓和溫度的關(guān)系曲線表明，LTC6078/LTC6079在不同的負(fù)載和電源條件下，輸出電壓擺幅能夠保持在合理的范圍內(nèi)，且受溫度的影響較小。這使得它在各種復(fù)雜的應(yīng)用環(huán)境中都能穩(wěn)定工作。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

輸入精度的保持

為了確保LTC6078/LTC6079的輸入精度，應(yīng)用電路和PCB布局至關(guān)重要。輸入連接應(yīng)盡量短且靠近，遠(yuǎn)離發(fā)熱元件，以減少溫度差產(chǎn)生的熱電偶電壓。同時(shí)，在高阻抗應(yīng)用中，應(yīng)使用保護(hù)環(huán)來(lái)避免PCB上的漏電流對(duì)輸入信號(hào)的影響。

輸入鉗位

當(dāng)放大器可能受到大的差分輸入電壓時(shí)，應(yīng)在兩個(gè)輸入之間添加背對(duì)背二極管，以減少輸入失調(diào)電壓的漂移，保持DC精度。必要時(shí)，還可以在二極管前添加限流串聯(lián)電阻。

容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)

LTC6078/LTC6079在單位增益下能夠驅(qū)動(dòng)高達(dá)200pF的容性負(fù)載，隨著增益的增加，容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力也會(huì)增強(qiáng)。在輸出和負(fù)載之間添加一個(gè)小的串聯(lián)電阻，可以進(jìn)一步提高其容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。

SHDN引腳的使用

在LTC6078的DD封裝中，5和6引腳用于電源關(guān)斷。當(dāng)引腳浮空時(shí)，內(nèi)部電流源將其拉至(V_{+})，放大器正常工作；關(guān)斷時(shí)，放大器輸出為高阻抗，每個(gè)放大器電流消耗小于2μA。開(kāi)啟時(shí)，每個(gè)放大器的電源電流在50μs內(nèi)比正常值大約35μA。

軌到軌輸入特性

LTC6078/LTC6079的輸入級(jí)結(jié)合了PMOS和NMOS差分對(duì)，使其輸入共模電壓范圍擴(kuò)展到正負(fù)電源電壓。在高輸入共模范圍內(nèi)，NMOS對(duì)導(dǎo)通；在低共模范圍內(nèi)，PMOS對(duì)導(dǎo)通。過(guò)渡發(fā)生在共模電壓低于正電源1.3V至0.9V之間。

熱滯特性

從LTC6078MS8的輸入失調(diào)熱滯曲線可以看出，經(jīng)過(guò)3次從 - 45°C到90°C的熱循環(huán)后，典型的失調(diào)偏移僅為1μV。這表明它在溫度變化較大的環(huán)境中仍能保持良好的穩(wěn)定性。

PCB布局

PCB板的機(jī)械應(yīng)力和焊接應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致失調(diào)電壓和失調(diào)電壓漂移的變化，DD和DHC封裝對(duì)應(yīng)力更為敏感。為了減少應(yīng)力影響，可以將IC安裝在PCB板的短邊或角落，或者在運(yùn)放周圍切割槽來(lái)釋放應(yīng)力。

典型應(yīng)用電路

2.7V高端電流檢測(cè)

在2.7V高端電流檢測(cè)應(yīng)用中，LTC6078能夠精確地檢測(cè)負(fù)載電流，并將其轉(zhuǎn)換為輸出電壓。通過(guò)合理選擇電阻值，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的準(zhǔn)確測(cè)量。

低平均功率紅外LED驅(qū)動(dòng)器

利用LTC6078的低功耗特性，在低平均功率紅外LED驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用中，可以通過(guò)調(diào)節(jié)占空比來(lái)降低平均功耗，同時(shí)保證LED的正常發(fā)光。

加速度計(jì)信號(hào)調(diào)理

在加速度計(jì)信號(hào)調(diào)理應(yīng)用中，LTC6078能夠?qū)铀俣扔?jì)輸出的微弱信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)理，將其轉(zhuǎn)換為與加速度成正比的輸出電壓，為后續(xù)的處理和分析提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

光電二極管放大器

在光電二極管放大器應(yīng)用中，LTC6078能夠?qū)⒐怆姸O管輸出的微弱電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光信號(hào)的準(zhǔn)確檢測(cè)和測(cè)量。

6 decade電流對(duì)數(shù)放大器

在6 decade電流對(duì)數(shù)放大器應(yīng)用中，LTC6079可以實(shí)現(xiàn)對(duì)寬范圍電流的對(duì)數(shù)放大，具有良好的線性度和精度，適用于各種電流測(cè)量和控制應(yīng)用。

總結(jié)

LTC6078/LTC6079系列運(yùn)算放大器以其卓越的性能、豐富的功能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，成為了電子工程師在設(shè)計(jì)低功耗、高精度電路時(shí)的理想選擇。無(wú)論是在便攜式儀器、傳感器信號(hào)調(diào)理，還是在電池供電的應(yīng)用中，它都能發(fā)揮出出色的性能。希望通過(guò)本文的介紹，能夠幫助大家更好地了解和應(yīng)用LTC6078/LTC6079，為您的電子設(shè)計(jì)帶來(lái)更多的便利和創(chuàng)新。 在剛剛的內(nèi)容里，我為大家詳細(xì)介紹了LTC6078/LTC6079運(yùn)算放大器的各方面特性、應(yīng)用注意事項(xiàng)以及典型應(yīng)用電路。不過(guò)在搜索該運(yùn)算放大器在市場(chǎng)中的實(shí)際應(yīng)用案例時(shí)，遇到了服務(wù)器錯(cuò)誤。大家不妨自行去相關(guān)電子論壇、產(chǎn)品官網(wǎng)等渠道進(jìn)一步挖掘其在不同場(chǎng)景下的真實(shí)應(yīng)用情況，看看它是如何在實(shí)際項(xiàng)目中發(fā)揮作用、解決問(wèn)題的。你們?cè)趯?shí)際設(shè)計(jì)中有用過(guò)類似的運(yùn)算放大器嗎，都遇到過(guò)哪些挑戰(zhàn)呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。