深度剖析 LT1366/LT1367/LT1368/LT1369 系列運(yùn)放：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

引言

在電子工程師的日常設(shè)計工作中，運(yùn)算放大器是不可或缺的基本元件之一。而 Linear Technology 公司的 LT1366/LT1367/LT1368/LT1369 系列運(yùn)放，憑借其獨特的性能和廣泛的應(yīng)用場景，成為了眾多工程師的首選。本文將詳細(xì)剖析該系列運(yùn)放的特性、應(yīng)用以及設(shè)計過程中的關(guān)鍵要點。

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產(chǎn)品特性概述

基本性能

LT1366/LT1367/LT1368/LT1369 是雙路和四路雙極型運(yùn)算放大器，將軌到軌輸入輸出操作與精密規(guī)格相結(jié)合。它們能在 1.8V 至 36V 的寬電源范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性能，且在 3V、5V 和 ±15V 電源下均有明確的操作規(guī)格。輸入失調(diào)電壓通常為 150μV，在驅(qū)動 10k 負(fù)載時，開環(huán)增益 AVOL 可達(dá) 100 萬。共模抑制比在整個軌到軌輸入范圍內(nèi)通常為 90dB，電源抑制比為 110dB。

補(bǔ)償差異

• LT1366/LT1367：采用傳統(tǒng)補(bǔ)償方式，可確保 1000pF 或更小的容性負(fù)載穩(wěn)定。
• LT1368/LT1369：需要 0.1μF 輸出電容進(jìn)行補(bǔ)償，這不僅提高了放大器的電源抑制能力，還降低了高頻輸出阻抗。同時，輸出電容的濾波作用可減少高頻噪聲，在驅(qū)動 A/D 轉(zhuǎn)換器時非常有益。

封裝形式

• LT1366/LT1368：提供塑料 8 引腳 PDIP 和 8 引腳 SO 封裝，采用標(biāo)準(zhǔn)雙運(yùn)放引腳排列。
• LT1367/LT1369：采用標(biāo)準(zhǔn)四路引腳排列，提供塑料 14 引腳 SO 封裝。這些器件可作為許多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放的直接替代品，以改善輸入/輸出范圍和精度。

電氣特性詳解

不同電源電壓下的特性

文檔中詳細(xì)給出了在 (T{A}=25^{circ} C) ，不同電源電壓（如 (V{S}=5 ~V, 0V) 、(V{S}=3 V, 0V) 、(V{S}= pm 15 ~V) ）下的各項電氣特性參數(shù)，包括輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、共模抑制比、電源抑制比等。例如，在 (V{S}=5 ~V, 0V) 時，輸入失調(diào)電壓（LT1366/LT1368）在 (V{CM}=V{CC}) 和 (V{CM}=V_{EE}) 時典型值為 150μV，最大值為 475μV。

溫度影響

部分規(guī)格參數(shù)在指定溫度范圍 (0^{circ} C{a}<70^{circ}>

典型性能特性分析

文檔中提供了大量的典型性能特性曲線，直觀地展示了該系列運(yùn)放的各項性能隨不同因素的變化情況。

輸入失調(diào)電壓分布

通過 PNP 階段和 NPN 階段的輸入失調(diào)電壓分布曲線，我們可以了解到輸入失調(diào)電壓的隨機(jī)性和分布范圍。這有助于工程師在設(shè)計時評估運(yùn)放的精度和穩(wěn)定性。

電源電流與溫度、電壓的關(guān)系

從電源電流與溫度、電源電壓的關(guān)系曲線中，我們可以看出電源電流隨溫度升高而增加，隨電源電壓的變化也有一定的規(guī)律。這對于功耗計算和電源設(shè)計非常重要。

增益和相移與頻率的關(guān)系

增益和相移與頻率的關(guān)系曲線展示了運(yùn)放的頻率響應(yīng)特性。不同型號（如 LT1366/LT1367 和 LT1368/LT1369）在頻率響應(yīng)上存在差異，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的型號。

應(yīng)用信息與典型應(yīng)用電路

軌到軌操作原理

該系列運(yùn)放的輸入級由 PNP 階段和 NPN 階段兩個差分放大器組成，它們在輸入共模范圍的不同部分處于活躍狀態(tài)。輸出級采用互補(bǔ)輸出配置，實現(xiàn)軌到軌擺動。通過簡單的比較器 Q5 控制電流在兩個輸入級之間的切換。

輸入失調(diào)電壓變化

由于運(yùn)放有兩個輸入級，輸入失調(diào)電壓會根據(jù)哪個階段處于活躍狀態(tài)而變化。但這種變化是有界的，不會超過保證的極限值。

過驅(qū)動保護(hù)

兩個電路可防止輸入電壓超過共模范圍時輸出極性反轉(zhuǎn)。當(dāng)同相輸入超過正電源約 300mV 時，鉗位晶體管 Q12 導(dǎo)通；對于低于負(fù)電源的輸入，二極管 D1 和 D2 導(dǎo)通。

典型應(yīng)用電路

• 緩沖 A/D 轉(zhuǎn)換器：LT1368 可用于驅(qū)動 LTC1288 2 通道微功耗 A/D 轉(zhuǎn)換器。其軌到軌操作和低輸入失調(diào)電壓使其非常適合低功耗、低頻 A/D 應(yīng)用。在低頻（(f<1 kHz) ）時，LT1368 提供更好的電源抑制能力。
• 精密低壓差穩(wěn)壓器：該電路可從最小 3.8V 輸入電壓提供精確的 3.6V、1A 輸出。通過 A1 和邏輯電平 FET Q1 構(gòu)成主環(huán)路，兩個極零網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)償。同時，第二環(huán)路提供折返式電流限制。
• 高端電流源：利用 LT1366 測量正電源軌附近小信號的能力，調(diào)節(jié) MOSFET Q1 的柵極電壓，實現(xiàn)寬合規(guī)電流源。該電路可在 5V 至 30V 的寬電源范圍內(nèi)工作，但需要根據(jù)輸入電壓和輸出電流合理選擇散熱片。
• 單電源 1kHz 4 階巴特沃斯濾波器：使用 LT1367 構(gòu)成 4 階巴特沃斯濾波器，采用簡化狀態(tài)變量架構(gòu)，由兩個級聯(lián)的 2 階部分組成。該濾波器在通帶內(nèi)軌到軌擺動，幅度響應(yīng)在 1kHz 前平坦，之后以 80dB/decade 滾降。

總結(jié)與思考

LT1366/LT1367/LT1368/LT1369 系列運(yùn)放以其精密的性能、寬電源范圍和豐富的應(yīng)用場景，為電子工程師提供了強(qiáng)大的設(shè)計工具。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求，綜合考慮電氣特性、性能特性和應(yīng)用電路的特點，合理選擇型號和設(shè)計參數(shù)。同時，要注意過驅(qū)動保護(hù)、補(bǔ)償電容的使用以及散熱等問題，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。你在使用該系列運(yùn)放時遇到過哪些問題？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。