ICL761X–ICL764X 單/雙/三/四運算放大器：特性、應(yīng)用與設(shè)計要點

作為電子工程師，在選擇運算放大器時，我們總是在尋找性能卓越、功能多樣且能適應(yīng)不同應(yīng)用場景的產(chǎn)品。Maxim Integrated 的 ICL761X–ICL764X 系列運算放大器就是這樣一款值得關(guān)注的產(chǎn)品，今天我們就來深入了解一下它。

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一、產(chǎn)品概述

ICL761X–ICL764X 系列是單/雙/三/四運算放大器，采用了單片 CMOS 技術(shù)。它結(jié)合了超低輸入電流和寬電源電壓范圍內(nèi)的低功耗操作特性。每個放大器的靜態(tài)電流可以通過引腳選擇為 10μA、100μA 或 1000μA，能夠在 ±1V 到 ±8V 的雙電源或 2V 到 16V 的單電源下工作。其 CMOS 輸出擺幅能夠接近電源電壓，誤差僅在毫伏級別。

超低的 1pA 偏置電流使得該系列運算放大器非常適合用于長時間常數(shù)積分器、皮安表、低下降率采樣/保持放大器等對輸入偏置和失調(diào)電流要求苛刻的應(yīng)用。同時，0.01pA√Hz 的低噪聲電流和 (10^{12} Omega) 的輸入阻抗，確保了在高源阻抗應(yīng)用（如 pH 計和光電二極管放大器）中能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性能。

二、產(chǎn)品特性

2.1 電氣特性

• 低輸入失調(diào)電壓：在 (R_S ≤ 100kΩ)、(T_A = +25°C) 條件下，ICL76XXA 型號的最大輸入失調(diào)電壓為 2mV，ICL76XXB 型號為 5mV。
• 低輸入偏置電流：典型值為 1pA，在 +125°C 時最大為 4nA。
• 高共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）：在 (R_S ≤ 100kΩ) 時，CMRR 和 PSRR 均為 80dB。
• 寬電源電壓范圍：能夠在 ±1V 到 ±8V 的寬電源電壓范圍內(nèi)工作。

2.2 其他特性

• 引腳兼容：具有引腳對引腳的第二源，采用行業(yè)標準引腳排列。
• 可編程靜態(tài)電流：單和三放大器可以通過引腳選擇 10μA、100μA 或 1000μA 的靜態(tài)電流。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

3.1 電池供電儀器

由于其低功耗特性，非常適合用于電池供電的儀器，能夠有效延長電池的使用壽命。

3.2 低泄漏放大器

超低的輸入偏置電流使得它在低泄漏放大器應(yīng)用中表現(xiàn)出色，能夠減少信號的泄漏和失真。

3.3 長時間常數(shù)積分器

可以實現(xiàn)長時間的積分功能，適用于需要長時間信號積累的應(yīng)用場景。

3.4 低頻有源濾波器

在低頻信號處理中，能夠提供穩(wěn)定的濾波性能。

3.5 助聽器和麥克風(fēng)放大器

低噪聲和低功耗的特點使其成為助聽器和麥克風(fēng)放大器的理想選擇。

四、設(shè)計要點

4.1 靜態(tài)電流選擇

單和三放大器的 IQ 引腳電壓輸入可以選擇 10μA、100μA 或 1000μA 的靜態(tài)電流。雙和四放大器則具有固定的靜態(tài)電流設(shè)置。隨著靜態(tài)電流的增加，單位增益帶寬和壓擺率會提高，輸出灌電流能力也會增強，但輸出源電流能力與靜態(tài)電流無關(guān)。在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)具體應(yīng)用選擇能夠提供足夠帶寬和壓擺率的最低 IQ 設(shè)置。

4.2 輸入失調(diào)調(diào)零

可以通過在 OFFSET 端子之間連接一個 25kΩ 的電位器，并將滑動端連接到 V+ 來實現(xiàn)輸入失調(diào)的調(diào)零。在 1mA 和 100μA 的靜態(tài)電流下，提供的調(diào)零范圍足以滿足所有 VOS 選擇。但在 VOS 值較高且 IQ 為 10μA 時，可能無法實現(xiàn)調(diào)零。

4.3 頻率補償

除了 ICL7614 外，ICL7611 和 ICL7621 系列的其他型號都進行了內(nèi)部補償，可用于單位增益操作。ICL7614 需要通過在 COMP 和 OUT 引腳之間連接一個電容進行外部補償，電容值為 39pF 時增益大于 1。可以通過減小補償電容值來增加帶寬和壓擺率。ICL7132 沒有進行補償，也沒有頻率補償引腳，使用時需要注意增益要求。

4.4 輸出負載考慮

放大器約 70% 的靜態(tài)電流會流入輸出級。對于 1MΩ、100kΩ 和 10kΩ 的輸出負載，輸出擺幅可以接近電源軌，輸出級以高度線性的 A 類模式工作，避免了交越失真并最大化了電壓增益。輸出級也可以工作在 AB 類，以提供更高的輸出電流，但在從 A 類到 B 類操作的過渡過程中，電壓增益會降低，輸出傳輸特性會變?yōu)榉蔷€性。

4.5 單電源操作

該系列可以在 2V 到 16V 的單電源下工作。標準放大器類型在單電源下的共模電壓范圍會隨著 IQ 的不同而有所變化。如果這個共模電壓范圍不夠，可以使用 ICL7612 或 ICL7616。

4.6 低電壓操作

僅在 (IQ = 10 mu A) 時保證在 (V{SUPP }= pm 1.0 ~V) 下工作。對于 (RL ≥ 1MΩ)，輸出可以擺動到接近電源軌的幾毫伏范圍內(nèi)。在 (V{SUPP }= pm 1.0 ~V) 時，保證的輸入共模電壓范圍最小為 ±0.6V，典型值為 +0.9V 到 -0.7V。

五、總結(jié)

ICL761X–ICL764X 系列運算放大器以其超低輸入電流、寬電源電壓范圍、可編程靜態(tài)電流等特性，為電子工程師提供了一個強大而靈活的選擇。在設(shè)計過程中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇靜態(tài)電流、進行輸入失調(diào)調(diào)零、頻率補償?shù)炔僮?，同時要考慮輸出負載、單電源操作和低電壓操作等因素。希望通過本文的介紹，能讓大家對這款運算放大器有更深入的了解，在實際設(shè)計中發(fā)揮出它的優(yōu)勢。

各位工程師朋友們，你們在使用運算放大器時遇到過哪些問題呢？對于 ICL761X–ICL764X 系列，你們有什么獨特的應(yīng)用經(jīng)驗或想法嗎？歡迎在評論區(qū)分享交流。