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[资料] LMC6084精密的四路低偏置电压操作放大器
2020-7-3 16:30:41  213 偏置电压 放大器
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  一般说明
  LMC6084是一款精密的四路低偏置电压操作放大器,能够进行单电源操作。性能特点包括超低的输入偏置电流,高电压增益,轨对轨输出摆动,和一个输入包括公共接地电压范围。这些特点,加上它的低偏移电压,使LMC6084非常适合精密电路应用。使用LMC6084的其他应用包括精密全波整流器、积分器、基准和采样保持电路。本设备采用国内先进的双聚体制造硅栅CMOS工艺。有关具有更关键功率需求的设计,请参见LMC6064精密四微功率运算放大器。对于具有类似特性的单或双运算放大器,请分别参见LMC6081或LMC6082。正在申请专利
  特征
  (除非另有说明,否则为典型)
  低偏移电压:150μV
  在4.5V到15V的单电源下工作
  超低输入偏置电流:10fa
  输出摆幅在电源轨20 mV范围内,100k负载
  输入共模范围包括V−n高电压增益:130 dB
  提高闭锁免疫力
  应用
  仪表放大器
  光电二极管红外探测器前置放大器
  传感器放大器
  医疗器械
  数模转换器
  压电换能器
  电荷放大器
  
  绝对最大额定值(注1)
  差分输入电压±电源电压
  输入/输出引脚处的电压(V+)+0.3伏,(V−)−0.3伏
  电源电压(V+−V−)16伏
  输出对V+短路(注11)
  输出对V-短路(注2)
  引线温度(焊接,10秒)260˚C
  储存温度。范围−65˚C至+150˚C
  结温150˚C
  ESD公差(注4)2 kV
  输入引脚处的电流±10 mA
  输出引脚处的电流±30 mA
  电源引脚电流40毫安功耗(注3)
  工作额定值(注1)
  温度范围
  LMC6084AM−55˚C≤TJ≤+125˚C
  LMC6084AI,LMC6084I−40˚C≤TJ≤+85˚C
  电源电压4.5V≤V+≤15.5V
  热阻(θJA)(注12)
  14针模压DIP 81˚C/W
  14针SO 126˚C/W
  功耗(注10)
  直流电特性
  除非另有规定,TJ=25°C的所有保证限值。黑体限值适用于极端温度。V+=5伏,V负极=0V,VCM=1.5V,VO=2.5V,RL》1M,除非另有规定。
  
  直流电特性(续)
  除非另有规定,TJ=25°C的所有保证限值。黑体限值适用于极端温度。V+=5伏,V负极=0V,VCM=1.5V,VO=2.5V,RL》1M,除非另有规定。
  
  交流电气特性
  除非另有规定,TJ=25°C的所有保证限值,黑体限值适用于极端温度。V+=5伏,V负极=0V,VCM=1.5V,VO=2.5V,RL》1M,除非另有规定。
  
  注1:绝对最大额定值表示设备可能发生损坏的极限值。工作额定值表示设备的工作条件旨在发挥作用,但不保证具体的性能限制。有关保证的规格和测试条件,请参阅电气特性。这个保证规格仅适用于列出的试验条件。
  注2:适用于单电源和分供操作。在较高环境温度下持续短路操作可导致超过最大允许结温为150℃。长期超过±30 mA的输出电流可能会对可靠性产生不利影响。
  注3:最大功耗是TJ(Max)、θJA和TA的函数。任何环境温度下的最大允许功耗为PD=(TJ(Max)−TA)/θJA。
  注4:人体模型,1.5 kΩ串联100 pF。
  注5:典型值代表最有可能的参数规范。
  注6:所有限值均由试验或统计分析保证。
  注7:V+=15V,VCM=7.5V,RL接7.5V。源极试验,7.5V≤VO≤11.5V。下沉试验,2.5V≤VO≤7.5V。
  注8:V+=15V,作为电压跟随器连接,步进输入为10V。指定的数字是正负转换率中较慢的一个。
  注9:输入参考V+=15V,RL=100KΩ,连接至7.5V。每个安培在turm中以1 kHz的频率激励,产生VO=12Vpp。
  注10:对于在高温下运行的装置,必须根据热电阻θJA和PD=(TJ−TA)/θJA进行降额。所有号码均适用直接焊接到PC板上的封装。
  注11:当V+大于13V时,不要将输出连接到V+,否则会影响可靠性。
  注12:所有数字适用于直接焊接到PC板上的封装。
  应用程序提示
  放大器拓扑
  LMC6084采用了一种新颖的运算放大器设计拓扑这使得它能够保持铁路到铁路的输出摆动,即使在开大负荷。而不是依靠一个推挽统一体增益输出缓冲级,直接取输出级来自内部积分器,它提供两个低输出阻抗和大增益。采用特殊的前馈补偿设计技术来保持稳定性比传统的更广泛的操作条件微功率运算放大器。这些特性使LMC6084两者都更易于设计,并提供比这种超低功耗的产品。
  补偿输入电容
  对于具有超低输入电流的放大器,使用大值反馈电阻是很常见的,例如LMC6084。虽然LMC6084在多种情况下高度稳定操作条件下,必须满足某些预防措施当有大的反馈时,达到期望的脉冲响应使用电阻器。反馈电阻大,甚至很小由于传感器、光电二极管和电路板寄生,输入电容值降低了相位裕度。当需要高输入阻抗时,保护建议使用LMC6084。保护输入线不仅减少漏电,但也降低杂散输入电容。(高阻抗见印刷电路板布局工作)。输入电容的影响可以通过添加电容器,Cf反馈电阻周围(如图1)这样:
  
  由于通常很难知道CIN的确切值,Cf可以通过实验调整,以获得所需的脉冲响应。参考LMC60和LMC662了解关于输入容量补偿的更详细讨论。
  应用提示(续)
  
  容性负载容限
  所有轨对轨输出摆动运算放大器在输出级都有电压增益。补偿电容器是通常包括在积分阶段。频率主极的位置受电阻负载的影响在放大器上。电容负载驱动能力通过并联使用适当的电阻负载进行优化电容性负载(见典型曲线)。直接电容负载会降低很多运算放大器。反馈回路中的极点由运算放大器输出阻抗和电容负载的组合。这个极点在单位增益处引起相位滞后放大器的交叉频率导致振荡或欠阻尼脉冲响应。使用一些外部元件,运算放大器可以很容易地间接驱动电容负载,如图2所示。
  
  在图2的电路中,R1和C1用来抵消通过将输出信号的高频分量反馈给放大器的逆变而造成的相位裕度损失输入,从而在整个反馈回路中保持相位裕度。
  电容负载驱动能力通过使用
  上拉电阻器至V+图3。典型的上拉电阻器传导500μA或更高电流将显著改善容量负载响应。上拉电阻器的值必须为根据相对于期望输出摆幅的放大器。开环放大器的增益也会受到上拉的影响电阻器(见电气特性)。
  
  印刷电路板布局
  高阻抗工作
  一般认为,任何必须运行的电路泄漏电流小于1000Pa时,需要特殊的PC板的布局。当一个人想利用LMC6084的超低偏压电流比10足协,有一个优秀的布局是必不可少的。当然,获得低泄漏的技术相当多简单。首先,用户不能忽视表面渗漏PC板,即使有时看起来可以接受的低,因为在高湿度或灰尘的条件下或污染,表面会有明显泄漏。为了尽量减少任何表面泄漏的影响,布置一个环完全包围LMC6084的输入和电容器、二极管、导体、电阻器、继电器端子连接到运算放大器输入端的端子等,如图4所示。为了产生显著的效果,防护环应该放置在PC板的顶部和底部。这台电脑箔材必须连接到相同的电压由于输入电压可以作为放大器的漏电流在相同电位的两点之间流动。例如,PC板跟踪到焊盘的电阻为1012Ω,通常认为电阻非常大,如果轨迹是一个5V总线,靠近输入板。这个会导致LMC6084的性能下降100倍实际表现。但是,如果在输入电压为5 mV,则即使是1011Ω的电阻也会只造成0.05帕的泄漏电流。参见图5标准运算放大器配置用保护环的典型连接。
  
  设计师应该意识到当它不合适时为了几个电路而布置一块PC机板哪一种技术比另一种技术更好在PC板上:不要将放大器的输入引脚插入板在所有,但弯曲它在空气中,只使用空气作为绝缘体。空气是极好的绝缘体。在这种情况下,你可以必须放弃PC板结构的一些优点,但这些优点有时是值得的在空中布线中使用点对点的努力。见图6
  闭锁
  CMOS器件由于其内部寄生可控硅效应。(I/O)输入和输出引脚看起来和SCR的门很相似。有一个最低限度触发可控硅栅极引线所需的电流。LMC6084设计用于承受输入/输出上的100毫安浪涌电流别针。应使用一些电阻方法来隔离任何向I/O引脚提供过大电流的电容。在此外,与可控硅一样,还有一个最小的保持电流任何闭锁模式。限制电源引脚的电流将同时抑制闭锁敏感性。
  
  (将输入引脚从PC板中取出并直接焊接到组件上。所有其他连接到PC板的引脚)。
  典型单电源
  应用
  (V+=5.0伏直流电)
  LMC6084极高的输入阻抗和低功耗使其成为以下应用的理想选择需要电池供电的仪表放大器。这些类型应用的样本是手持pH值
  探头、分析医疗仪器、磁场探测器、气体探测器和硅基压力传感器。图7显示了一个仪表放大器高差分共模输入电阻(》1014Ω),AV=1000时0.01%增益精度,非常好桥源电阻中存在1 kΩ不平衡的CMRR。输入电流小于100 fA,偏移漂移小于2.5μV/°C。R2提供了调整增益的简单方法在很宽的范围内不会降低CMRR。R7是个首字母微调用于最大化CMRR而不使用超精密度匹配电阻器。对于良好的CMRR超温、低应使用漂移电阻器。
  
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