Zero-Drift Op Amps ปรับปรุงประสิทธิภาพและประหยัดพลังงาน

บทนำ LTC2054 และ LTC2055 เป็นแอมพลิฟายเออร์การทำงานแบบ zero-drift แบบ single และ dual พลังงานต่ำที่มีอยู่ในแพ็คเกจ SOT-23 (LTC2054), MS8 และ DD (LTC2055) เหล่านี้เป็นแอมพลิฟายเออร์ zero-drift กำลังต่ำที่สุดที่มีอยู่ และแต่ละตัวให้ประสิทธิภาพสูงเหมือนกัน รวมถึงกระแสอคติอินพุตต่ำ (1pA ปกติ) ออฟเซ็ตต่ำ (สูงสุด 3µV) และดริฟท์ (สูงสุด 30nV/°C) สูงถึง 125 ° C ในขณะที่ กินไฟเพียง 130µA ต่อแอมพลิฟายเออร์ แอมพลิฟายเออร์ที่คล้ายกันต้องการ 0.8mA ถึง 1mA เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่เหมือนกัน การสิ้นเปลืองพลังงานที่ลดลงทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาวนานขึ้นหรือฟังก์ชันแอมพลิฟายเออร์จำนวนมากขึ้นสำหรับระบบใดๆ แพ็คเกจ SOT-23 และ DD อนุญาตให้ใช้แอมพลิฟายเออร์เดี่ยวหรือคู่ในเวลาเพียง 3 มม. × 3 มม. ช่วงโหมดทั่วไปของอินพุตกว้างขยายจากแหล่งจ่ายลบเป็น 0.5V ต่ำกว่าแหล่งจ่ายบวก ในขณะที่ช่วงการจ่ายไฟทำงานจาก 2.7V ถึง 6V สำหรับ LTC2054 และ LTC2055 และ 2.7V ถึง ±5.5V สำหรับ LTC2054HV และ LTC2055HV ซึ่งทำให้ทั้งคู่มีค่าต่ำ และการทำงานของไฟฟ้าแรงสูง ประสิทธิภาพและคุณสมบัติ พลังงานต่ำสุดในทุกอุณหภูมิ LTC2054 และ LTC2055 มีการกระจายพลังงานต่ำอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน สูงสุด 150µA ต่ออุณหภูมิต่อแอมพลิฟายเออร์สำหรับ LTC2055 และสูงสุด 175µA เหนืออุณหภูมิสำหรับ LTC2054 ซึ่งมีกำลังไฟต่ำกว่าแอมพลิฟายเออร์ที่คล้ายกัน 1-2054 เท่า และทำให้แอมพลิฟายเออร์เหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ เช่น การตรวจจับระยะไกล การออกแบบระบบทำได้ง่ายขึ้นเนื่องจากกระแสไฟจ่ายเกือบคงที่เหนืออุณหภูมิ (รูปที่ 2055) ไม่เหมือนกับแอมพลิฟายเออร์อื่นๆ ที่ระบุกระแสไฟจ่ายที่อุณหภูมิห้องต่ำ แต่ยอมให้มีการบริโภคที่สูงขึ้นมากที่อุณหภูมิสุดขั้ว กระแสไฟเริ่มต้นยังต่ำ ทำให้สามารถใช้ปั๊มชาร์จหรือซีเนอร์ไดโอดเพื่อควบคุมการจ่ายไฟ แม้จะมีกระแสไฟที่จ่ายต่ำ แต่ LTC5HV และ LTCXNUMXHV ก็ทำงานได้ดีกับอุปกรณ์จ่ายไฟ ±XNUMXV เช่นกัน     รูปที่ 1 การจ่ายกระแสไฟ (ต่อแอมพลิฟายเออร์) กระแสไบอัสอินพุตต่ำ LTC2054 และ LTC2055 มีกระแสอคติอินพุตต่ำอย่างไม่น่าเชื่อ—เพียง 1pA ทั่วไปเท่านั้น ระดับของกระแสอินพุตนี้อนุญาตให้ใช้ตัวต้านทานค่าขนาดใหญ่และตัวเก็บประจุขนาดเล็กโดยไม่ต้องเพิ่มค่าชดเชยอินพุตอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อใช้ในวงจรรวม (รูปที่ 2) LTC2054 และ LTC2055 จะแสดงประสิทธิภาพ DC ที่เกือบจะสมบูรณ์แบบ ออฟเซ็ตต่ำจะรักษาความถูกต้องของเอาต์พุตในลำดับความสำคัญหกระดับ กระแสไฟอินพุตต่ำยังช่วยลดสัญญาณรบกวนของกระแสอินพุตและการป้อนผ่านของนาฬิกา     รูปที่ 2 ผู้รวมระบบดริฟท์ต่ำที่แม่นยำ ช่วงโหมดทั่วไปของอินพุตกว้าง เพื่อใช้ประโยชน์จากค่าออฟเซ็ตที่ต่ำ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะน้อยกว่า 1µV LTC2054 และ LTC2055 มี CMRR สูง (ปกติ 130dB) เหนืออินพุตแบบรางถึงรางทั่วไป - ช่วงโหมด ช่วงโหมดทั่วไปขยายจากแหล่งจ่ายลบเป็นครึ่งโวลต์ใต้แหล่งจ่ายบวก ซึ่งหมายความว่าแม้ในแรงดันไฟที่จ่ายต่ำ ก็ยังมีช่วงอินพุตที่มีประโยชน์จำนวนมากซึ่งขยายจากแหล่งจ่ายเชิงลบไปจนถึงเหนือแรงดันไฟกลางแหล่ง นอกจากนี้ ช่วงโหมดทั่วไปจะไม่ลดลงอย่างมากที่อุณหภูมิสุดขั้วเช่นเดียวกับเครื่องขยายเสียงอื่นๆ ส่วนใหญ่ ไม่มีการแลกเปลี่ยนด้านประสิทธิภาพ โดยปกติ การปรับปรุงดังที่กล่าวไว้ข้างต้นต้องการให้ผู้ออกแบบวงจรยอมแพ้ ไม่ใช่กับอุปกรณ์เหล่านี้ LTC2054 และ LTC2055 ยังคงรักษาประสิทธิภาพการทำงานที่สูงเหมือนรุ่นก่อน ความแม่นยำ DC สูงยังคงไว้ด้วยข้อมูลจำเพาะออฟเซ็ตสูงสุด 3µV ที่ดีที่สุดในระดับเดียวกัน และค่าดริฟท์ 30nV/°C ค่าออฟเซ็ตต่ำนี้รวมกับ CMRR และ PSRR ที่สูงเป็นพิเศษ โดยแต่ละค่า 130dB อัตราขยาย DC สูง ปกติ 140dB ช่วยให้สามารถประยุกต์ใช้ในวงจรอัตราขยายสูงโดยมีข้อผิดพลาดเกนเหลือต่ำ ประสิทธิภาพของสัญญาณรบกวนมีค่าสูงสุด 1.6µV สูงสุดถึงจุดสูงสุดในแบนด์ 0.1 Hz ถึง 10Hz และการป้อนผ่านสัญญาณนาฬิกาจะน้อยกว่า 0.2µVRMS เนื่องจากส่วนหนึ่งเป็นเพราะกระแสอินพุตต่ำ ระดับประสิทธิภาพนี้มักใช้กับแอมพลิฟายเออร์ที่ต้องการพลังของ LTC2054 และ LTC2055 ห้าถึงเจ็ดเท่า ทั้งหมดนั้นและขนาดเล็ก แอปพลิเคชั่นจำนวนมากเกินไปไม่เพียงต้องการความแม่นยำเท่านั้น พวกเขาต้องการแพ็คเกจที่เล็กที่สุด เพื่อตอบสนองความต้องการความหนาแน่นที่สูงขึ้น LTC2055 คู่จึงมีจำหน่ายในแพ็คเกจ DD ขนาด 3 มม. × 3 มม. ซึ่งช่วยให้สามารถใช้แอมพลิฟายเออร์ความแม่นยำสูงสองตัวในพื้นที่บอร์ดเดียวกับ SOT-23 LTC2054 มีให้ในแพ็คเกจ 5-lead SOT23 (ThinSOT™) แบบ low-profile แอปพลิเคชันที่มีพื้นที่จำกัดไม่จำเป็นต้องเสียสละประสิทธิภาพ ในกรณีที่พื้นที่ไม่ใช่ของพรีเมียม LTC2055 ก็มีให้ในแพ็คเกจ MS8 ด้วย แอปพลิเคชั่น ความรู้สึกในปัจจุบัน แอปพลิเคชั่น ขับเคลื่อนไปสู่การพกพาและการอนุรักษ์พลังงานในปัจจุบันได้นำไปสู่ความสนใจในการตรวจสอบปัจจุบัน รูปที่ 3 แสดงวงจรความรู้สึกกระแสด้านต่ำ ในแอปพลิเคชันนี้ LTC2054 ใช้เพื่อบัฟเฟอร์แรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทานแบ่งการจ่ายและแปลงศักย์นั้นเป็นกระแสโดยใช้ Q1 เนื่องจาก Q1 อยู่ในลูปแอมพลิฟายเออร์ แรงดันไฟฟ้าข้าม R1 จะถูกเก็บไว้เท่ากับแรงดันไฟฟ้าข้ามตัวต้านทาน shunt ให้อยู่ภายใน 1µV กระแสจะถูกส่งผ่าน R3 ผ่าน Q1 เพื่อปรับระดับเอาต์พุต     รูปที่ 3 –48V สัมผัสกระแสความแม่นยำด้านต่ำ LTC2054 ตัวที่สองตั้งค่าระดับอ้างอิงเอาต์พุตและ R3 เพิ่มอัตราขยายให้กับสัญญาณเพื่อให้ VOUT = VSENSE • R3/R1 ตัวต้านทาน R2 ไม่ส่งผลต่อผลลัพธ์โดยตรง แต่ทำหน้าที่ลดการชดเชยแรงดันไฟฟ้าที่ขึ้นกับอุณหภูมิ ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากผลกระทบจากความร้อนบนแผงวงจร ค่าออฟเซ็ตเหล่านี้มักเป็นผลมาจากเทอร์โมคัปเปิลที่เกิดจากจุดต่อโลหะที่แตกต่างกัน เช่น ตัวต้านทานนำไปสู่การบัดกรีและประสานกับรอยทองแดง ออฟเซ็ตเพิ่มเติมอาจเกิดจากการเปลี่ยนแปลงค่าตัวต้านทานหรือกระแสอินพุตของเครื่องขยายเสียงเหนืออุณหภูมิ การเพิ่มองค์ประกอบที่ตรงกัน เช่น R2 จะช่วยยกเลิกการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยการสร้างข้อผิดพลาดสมมาตรที่อินพุตส่วนต่าง ความแม่นยำของกระแสตรงถูกรักษาไว้โดยออฟเซ็ตอินพุตที่ต่ำมากของแอมพลิฟายเออร์ นอกจากนี้ ค่าออฟเซ็ตอินพุตต่ำของแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้ยังช่วยให้สามารถใช้ตัวต้านทานความรู้สึกค่าต่ำได้ ซึ่งจะช่วยประหยัดพลังงานของระบบ สำหรับระบบที่คล้ายกันซึ่งมีแรงดันไฟฟ้า 10V หรือต่ำกว่า อาจใช้ LTC2055 หรือ LTC2055HV สองส่วนแทน LTC2054 สองชุด แอปพลิเคชั่นที่ไม่ชัดเจนสำหรับแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้คือความรู้สึกกระแสด้านสูง รูปที่ 4 แสดงความรู้สึกกระแสไฟด้านสูงที่มีความแม่นยำสูงแบบสองทิศทางที่ใช้พลังงานต่ำซึ่งสามารถทำงานบนวัสดุสิ้นเปลืองได้ถึง 60V วงจรนี้ใช้ LTC1754-5 และไดโอดซีเนอร์ 1N4686 เพื่อสร้างแหล่งจ่ายแรงดันไฟต่ำที่อ้างอิงด้านสูงสำหรับ LTC2054 เช่นเดียวกับวงจรก่อนหน้านี้ แรงดันความรู้สึกจะสะท้อนลงบน R1 ทำให้เกิดกระแสผ่าน R3 ซึ่งเป็นสัดส่วนกับกระแสในตัวต้านทานความรู้สึก LTC2054 มีเกนที่แม่นยำและออฟเซ็ตต่ำ แรงดันเอาต์พุตที่เป็นสัดส่วนกับกระแสความรู้สึกบน R3     รูปที่ 4 พลังงานต่ำ 60V แบบสองทิศทางที่มีความแม่นยำสูง ระดับ LT1787HV จะเปลี่ยนเอาต์พุตความรู้สึกไปที่กราวด์ และให้ความสามารถในการส่งออกแบบสองทิศทาง อัตราขยายเริ่มต้นที่ 125 ของ LTC2054 ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะรักษาความแม่นยำไว้ได้แม้จะใช้วงจรการเลื่อนระดับที่แม่นยำน้อยกว่าก็ตาม เช่นเดียวกับวงจรรับรู้กระแสด้านต่ำ ค่าออฟเซ็ตอินพุตต่ำของ LTC2054 ช่วยให้สามารถใช้ตัวต้านทานความรู้สึกขนาดเล็กได้โดยไม่สูญเสียความแม่นยำ แม้ว่าจะมีกระแสแบ่งที่ค่อนข้างต่ำ โฟโตไดโอดแอมพลิฟายเออร์ รูปที่ 5 แสดงวงจรที่ใช้ LTC2054 เป็นแอมพลิฟายเออร์ทรานส์อิมพีแดนซ์ กระแสในโฟโตไดโอดจะถูกแปลงเป็นแรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุต กระแสอคติอินพุตต่ำและกระแสสัญญาณรบกวนอินพุต รวมกับออฟเซ็ตแรงดันต่ำ ให้การตรวจสอบสัญญาณที่แม่นยำ วงจรมีความไวอินพุตในระดับสูงโดยช่วงไดนามิกขนาดใหญ่ โดยมีลักษณะออฟเซ็ตอินพุตต่ำและเกน DC สูงของ LTC2054 นอกจากนี้ LTC2054HV ยังให้การทำงานของแหล่งจ่ายไฟ ±5V ซึ่งเพิ่มช่วงไดนามิกเพิ่มเติม     รูปที่ 5 แอมพลิฟายเออร์โฟโตไดโอดช่วงแบนด์วิดธ์กว้างช่วงไดนามิกที่มีความแม่นยำสูงเป็นพิเศษ บทสรุป แอมพลิฟายเออร์สำหรับปฏิบัติการดริฟท์ต่ำ LTC10 และ LTC2054 ใช้พลังงานต่ำพร้อมข้อกำหนด DC ที่มีความแม่นยำสูง พวกเขาต้องการพื้นที่กระดานเพียงเล็กน้อย ซึ่งมีให้ในแพ็คเกจขนาดเล็ก รวมถึง SOT-2055-23 สำหรับ LTC5 และแพ็คเกจ DD ขนาด 2054 มม. × 3 มม. ชั้นนำของอุตสาหกรรมสำหรับ LTC3 ช่วงโหมดทั่วไปอินพุตกว้างและช่วงการจ่ายที่กว้างที่ช่วยให้การทำงานระหว่าง 2055V ถึง ±2.7V มีความยืดหยุ่น

ฝากข้อความ 

รายการข้อความ