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[资料] EL8178精密的低功耗运算放大器中文资料
2020-7-3 10:47:56  151 运算放大器 锂电池
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  特征
  •典型的55μA电源电流
  •250μV最大偏移电压
  •典型1pA输入偏置电流
  •266kHz增益带宽产品
  •2.4V至5.0V之间的单电源操作
  •轨对轨输入和输出
  •地面感应
  •输出源和汇26mA负载电流
  •提供无铅加退火(符合RoHS)
  应用
  •电池太阳能系统
  •4毫安至20毫安电流回路
  •手持消费品
  •医疗器械
  •热电偶放大
  •光电二极管前置放大器
  •pH探针放大器
  说明
  微功率单轨供电
  输入输出(RRIO)精密运算放大器
  EL8178是一款精密的低功耗运算放大器。
  该设备针对2.4V到5V之间的单电源操作进行了优化。这使得可以从一个锂电池或两个镍镉电池进行操作。输入范围包括正轨和负轨。
  对于电源敏感应用,EL8178具有和EN引脚,可关闭设备并将电源电流降低至3微安(典型值)。在激活状态下,EL8178在满足良好的直流精度、噪声和输出驱动规范的同时,吸收最小的电源电流(55μA)。
  订购信息
  
  注:Intersil无铅+退火产品采用特殊的无铅材料组;模塑料/模具连接材料和100%哑光镀锡板终饰,符合RoHS标准,并与SnPb和无铅焊接操作兼容。Intersil无铅产品在无铅峰值回流焊温度下分类为MSL,满足或超过IPC/JEDEC J STD-020的无铅要求。
  典型性能曲线
  VS=±2.5V,TA=+25°C,除非另有规定。
  
  应用程序信息
  介绍
  EL8178是一个轨对轨输入和输出(RRIO),微功率,精密,单电源运放与启用功能。该放大器设计为在单电源(2.4V至5.0V)或双电源(±1.2V至±2.5V)下工作,而只需要55μA的电源当前的该装置在消除许多传统RRIO运算放大器缺点的同时,实现了轨对轨的输入和输出操作。
  轨对轨输入
  EL8178的PFET输入级具有输入共模电压范围,包括正负电源,而不引入偏移误差或降低性能,如一些现有的轨对轨输入运算放大器。许多轨到轨输入级使用两个差分输入对:长尾PNP(或PFET)和NPN(或NFET)。使用此拓扑将导致严重的惩罚。当输入信号从一个供电轨移动到另一个供电轨时,运放从一个输入对切换到另一个输入对,从而导致输入偏置电压的变化以及输入偏置电流的大小和极性的意外变化。
  EL8178在不牺牲重要精度规范和不降低失真性能的情况下实现了轨对轨输入性能。EL8178的输入偏置电压在整个共模输入范围内表现出平滑的特性。
  轨对轨输出
  一对互补型MOSFET器件实现了轨对轨输出摆幅。NMOS接收电流使输出朝负方向摆动,而PMOS接收电流使输出朝正方向摆动。负载为100kΩ的EL8178在供电轨的3mV范围内摆动。
  过度驱动输出的结果
  长时间过度驱动输出时应小心。过度驱动输出有三种方式:
  1、输入电压乘以放大器的增益超过电源电压一个大值。
  2、所需的输出电流高于输出级所能提供的电流。
  3、在回转率限制下操作装置。这些条件可导致在这些条件下曝光器的输入偏移电压(VOS)的偏移量高达1μV/hr。
  启用/禁用功能
  EL8178具有一个激活的低EN引脚,当拉高到至少2V时,禁用输出并将ICC降至3微安。EN引脚具有一个内部下拉,因此未驱动的引脚拉到负轨,从而默认启用运放。对于不使用EN引脚的应用,建议将EN引脚永久性地固定在地面上。
  禁用期间的高阻抗输出允许将多个EL8178连接在一起以实现多路放大器。输出连接在一起,激活相应的EN引脚选择所需的通道。如果使用非单位增益运放配置,则在评估多功放配置中的有源放大器性能时,必须考虑禁用放大器反馈网络的负载效应。
  注意,从IN+到IN-管脚的馈通发生在输入差动电压超过0.5V(例如,有源通道VOUT=1V,而禁用通道VIN=GND)的任何Mux-Amp禁用通道上,因此Mux实现最适合于小信号应用。在任何两个或多个放大器输出被多路复用的应用中,在每个放大器中使用串联输入+电阻器或大值RFs,以保持足够低的馈通电流,从而将对有源信道的影响降至最低。有关更多详细信息,请参见第9页的“使用含义”。
  输入+和输入保护
  除了每个供电轨的ESD保护二极管外,EL8178在差动输入端子上还有额外的背对背保护二极管(见第8页的“电路1”图)。如果差动输入电压的大小超过二极管的VF,那么其中一个二极管将导通。对于高温,保护二极管(电路1引脚说明表)的泄漏增加,导致IBIA增加,如图18和19所示。
  使用含义
  如果输入差动电压预计超过0.5V,则必须使用外部限流电阻器以确保输入电流不超过5mA。对于非垂直单位增益应用,电流限制可以通过串联输入+电阻器,或通过适当值的反馈电阻器。对于其他增益配置,串联输入+电阻器是最佳选择,除非反馈(RF)和增益设置(RG)电阻器都足够大,可以将输入电流限制在5mA。
  大的差动输入电压可由以下几种来源产生:
  1)、在开环(比较器)操作期间。输入电压和输入电压不跟踪。
  2)、当放大器被禁用但仍存在输入信号时。RL或RG-to-GND保持IN-at-GND,而变化的IN+信号产生差分电压。多路放大器的应用是相似的,除了有源通道VOUT决定了输入端的电压。
  3)、当输入脉冲的转换速率比运放的转换速率快得多时。如果VOUT不能跟上IN+信号,则会产生差分电压,并且在输入和输出信号上出现可见的失真。为了避免这个问题,保持输入转换率低于0.2V/μs,或使用适当的限流电阻。
  较大(》2V)的差分输入电压也会导致禁用ICC的增加。
  输入保护
  EN输入在正极和负极供电轨上都有内部ESD保护二极管,将输入电压范围限制在供电轨以外的一个二极管内(见第8页的“电路2”图)。如果输入电压预计超过VS+或VS-,则应增加一个外部串联电阻,将电流限制在5mA。
  输出限流
  EL8178没有内部限流电路。如果输出短路,有可能超过“工作结温度”的“绝对最大额定值”,可能导致设备损坏。
  功耗
  在一定的负载和供电条件下,有可能超过+150°C的最高结温(TJMAX)。因此,计算所有应用程序的TJMAX非常重要,以确定是否需要修改电源电压、负载条件或封装类型以保持在安全操作区域内。这些参数如下:
  
  其中,使用以下公式计算PDMAX:
  
  式中:
  •TMAX=最高环境温度
  •θJA=包装的热阻
  •PDMAX=放大器的最大功耗
  •VS=电源电压
  •IMAX=放大器的最大供电电流
  •VOUTMAX=应用的最大输出电压波动
  •RL=负载电阻
  合理的布局使精度最大化
  为了达到高输入阻抗(即低输入电流)和低偏移电压的最佳水平,应注意电路板的布局。PC板表面必须保持清洁,没有湿气,以避免相邻痕迹之间的泄漏电流。电路板的表面涂层将减少表面水分并提供防潮层,减少板上的寄生电阻。当输入泄漏电流是一个首要问题时,在放大器输入端周围使用保护环将进一步减少泄漏电流。图27显示了单位增益放大器的保护环示例,该放大器使用与高阻抗输入相同电压下的低阻抗放大器输出来消除表面泄漏。保护环不需要特定的宽度,但它应该围绕两个输入形成一个连续的循环。为了进一步减少泄漏电流,请使用特氟龙支架将组件安装到PC板上。
  
  典型应用
  
  通用组合式pH探头具有极高的输出阻抗,通常在10GΩ至12GΩ之间。低损耗和昂贵的特氟龙电缆通常用于连接pH探头和仪表电子设备。图28详细说明了使用EL8178和低成本同轴电缆的低成本替代解决方案。EL8178 PMOS高阻抗输入感应pH探头输出信号,并对其进行缓冲以驱动同轴电缆。它的轨对轨输入特性也消除了其他放大器在相同应用中所需的偏置电阻网络。
  
  热电偶是最受欢迎的温度传感设备,因为其成本低,互换性,并能测量广泛的温度范围。在图29中,EL8178将差动热电偶电压转换为具有10倍增益的单端信号。EL8178的轨对轨输入特性允许热电偶在地面偏置,并允许运算放大器从一个5V电源运行。
  小外形包装系列(SO)
  
  注:
  1、不包括每侧最大0.006“的塑料或金属突出物。
  2、不包括每侧最大0.010“的塑料内螺纹突出部分。
  3、尺寸“D”和“E1”在基准面“H”处测量。尺寸和公差符合ASME Y14.5M-1994。
  SOT-23封装系列
  
  笔记:
  1、 不包括每侧最大0.25 mm的塑料或金属突出物。
  2、 不包括每侧最大0.25 mm的塑料嵌件。
  3、 该尺寸在基准面“H”处测量。
  4、 尺寸和公差符合ASME Y14.5M-1994。
  5、 索引区-插针1 I.D.将位于指定区域内(仅限SOT33-6)。
  6、 SOT2 3-5版本没有中心线(以虚线显示)。

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