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采用美国国家微SMD封装技术的LMC6035/6运算放大器

2020-9-17 17:26:46  69 运算放大器
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LMC6035/6是一种经济、低电压的运算放大器,可将钢轨对钢轨的输出摆入600Ω的负载中。LMC6035采用美国国家微SMD封装技术,采用芯片大小的封装(8块mi  cro SMD)。两者都允许单电源运行,并保证适用于2.7V、3V、5V和15V电源电压。2.7伏电源电压对应于三个镍镉或镍氢电池串联,使LMC6035/6非常适合便携式和可充电系统。它还具有在低于保证的2.7V操作电压时,其规格降低的良好特性。这为充分的操作提供了一个“舒适区”电压显著低于2.7V时,其超低输入电流(IIN)使其非常适合低功率有源滤波器应用,因为它允许使用更高的电阻值以及更低的电容值。此外,驱动能力LMC6035/6为这些运算放大器在低压系统中提供了广泛的应用。
特征
(除非另有说明,否则为典型)微型SMD封装中的n LMC6035
保证2.7V、3V、5V和15V性能
指定用于2 kΩ和600Ω负载
宽工作范围:2.0V至15.5V
超低输入电流:20fa
轨对轨输出摆幅
600Ω:在2.7V电压下,从任何一条轨道200 mV
100 kΩ:在2.7伏电压下,距离任一轨5毫伏
高压增益:126dB
宽输入共模电压范围-0.1V至2.3V,Vs=2.7V
低失真:10 kHz时为0.01%
应用
个过滤器
高阻抗缓冲器或前置放大器
电池供电的电子设备
医疗器械
绝对最大额定值(注1)
ESD公差(注2)

人体模型3000V
300V机型
差分输入电压±电源电压
电源电压(V+-V-)16伏
输出对V+短路(注8)
输出对V-短路(注3)
铅的温度(焊接,10秒)260摄氏度
输出引脚电流±18毫安
输入引脚电流±5毫安
电源引脚35毫安的电流
储存温度范围为-65℃~+150℃
结温(注4)150℉
工作额定值(注1)
电源电压2.0V至15.5V
温度范围
LMC6035I和LMC6036I−40度数C≤T J≤+85度数C
热阻(θJA)
MSOP,8针微型表面安装,230°C/W
M组件,8针表面安装,175°C/W
M组件,14针表面安装127#C/W
MTC包装,14针TSSOP 137∏C/W
血压计,8通气微型贴片机,220°C/W
直流电特性
除非另有规定,否则保证TJ=25℃、V+=2.7V、V-=0V、VCM=1.0V、VO=1.35V和RL>1 MΩ的所有限值。黑体限制适用于极端温度。

交流电气特性
除非另有规定,否则保证TJ=25℃、V+=2.7V、V-=0V、VCM=1.0V、V O=1.35V和RL>1毫安。黑体限制适用于极端温度

注1:绝对最大额定值表示设备可能损坏的极限。工作额定值表示设备处于的状态时,设备趋于正常工作,但无法保证特定性能。有关保证规格和试验条件,请参阅电气特性。
注2:人体模型,1.5 kΩ与100 pF串联。
注3:适用于单电源和分电源操作。在环境温度升高的情况下连续短路操作可能导致超过最大允许结温150℃。长期输出电流超过30毫安可能对可靠性产生不利影响。
注4: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。所有数字适用于直接焊接到PC板上且无气流的包装。
注5:典型值代表最可能的参数范数或一西格玛值。
注6:所有限值均由测试或统计分析保证。
注7:V+=15V,VCM=7.5V,R L接7.5V,源极试验7.5V≤VO≤11.5V,下沉试验3.5V≤VO≤7.5V。
注8:当V+大于13V时,不要将输出短路到V+,否则可靠性将受到不利影响。
注9:V+=15V。作为电压跟随器连接,具有10V步进输入。指定的数字是正和负转换速率中较慢的一个。
注10:参考输入,V+=15V和RL=100KΩ连接到7.5V。每个安培以1kHz的频率依次激励,产生VO=12vpp。
注11:由设计保证。
典型性能特性,除非另有规定,VS=2.7V,单电源,TA=25℉



1.0申请说明
LMC6035/6非常适合低电压应用。LMC6035/6带来的理想特性低电压应用是其输出驱动能力-国家CMOS放大器的标志。图1的电路说明了LMC6035/6在3V下的驱动能力供应量。它是一个用于一对一au  dio变压器的差分输出驱动器,类似于用于将接地与电话线。变压器(T1)加载运算放大器在1 kHz时,交流负载约为600Ω。电容器C1功能阻止T1的低绕组电阻产生直流电。尽管C1值较高,其负载电抗(Xc)为与电感电抗相比可忽略不计(XI)第1页。

图1中的电路由一个输入信号和两个输出信号。U1A用反向增益放大输入为-2,而U1B用非旋转的获得+2。因为两个输出是180度异相相互之间,差分输出的增益是4。作为供电轨之间的差动输出摆动运算放大器向负载提供电流,而另一个运算放大器接收电流。CMOS运算放大器的电流接收或源有多好决定其输出摆幅能力的一个重要因素。LMC6035/6的输出级安培-源和汇输出电流通过两个串联互补晶体管。这个“图腾柱”范围在每一个用于限制输出摆动的供电轨。大多数CMOS运算放大器能够使输出非常接近铁轨-但是,在困难的条件下电源电压和重载。在这些条件下,LMC6035/6表现出异常输出摆幅能力。图2和图3的范围照片表示直接在输出(相对于GND)处进行的测量图1中的U1A。图2说明了LMC6035的输出摆动能力,而图3提供了一个基准比较。(基准运放是另一个低电压(3V)运算放大器由我们的一个著名制造商制造竞争对手。)

请注意,当与基准测量值比较时,LMC6035的优越驱动能力—尽管基准运算放大器使用两倍的电源电流。LMC6035/6不仅提供出色的输出摆幅在低电源电压下的能力,它还保持高开度重负载时的环路增益(VOL)。为了说明这一点比较了LMC6035和基准运放它们在图1电路中的失真性能。这个图4的图表显示了这种比较。y轴代表总谐波失真百分比(THD加噪声)穿过T1的负载次级。x轴表示1千赫正弦波的输入振幅。(注意T1丢失RL(600Ω)分压器的电压约为20%和T1的绕组电阻-性能缺陷变压器)

图4显示了LMC6035/6高于基准运放。沉重的电路加载导致基准部件的AVOL显著下降,使扭曲加剧。
1.2应用电路
1.2.1低通有源滤波器
低压系统的一个常见应用是交流滤波器,例如无绳电话和蜂窝电话。这个LMC6035/6的超低输入电流(IIN)使其性能良好适用于低功率有源滤波器应用,因为它降低了高电阻值和低电容的使用价值观。这减少了功耗和空间。
图5显示了一个带巴特沃斯的低通有源滤波器(最大平坦)频率响应。它的拓扑结构是灰色的以及具有单位增益的关键滤波器。注意括号中的标准化成分值,这些值可从标准过滤器设计手册中获得。这些值提供1赫兹截止频率,但它们可以很容易地缩放到所需的截止频率(fc)。图5中粗体的组件值提供3 kHz的截止频率。缩放过程的示例如图5所示。

1.2.1.1低通频率定标程序
图5中粗体表示的实际组件值通过以下缩放程序获得:
1.首先确定所需的截止频率。选择3 kHz时的fc,提供以下FSF计算:FSF=2πx 3 kHz(期望截止频率)=18.84 x 10 3
2.然后将所有标准化电容值除以
FSF如下:
C1’=C(标准化)/FSF
C1’=0.707/18.84 x 103=37.93 x 10−6
C2’=1.414/18.84 x 103=75.05 x 10−6
(C1'和C2':阻抗标度前)
3.最后,选择阻抗比例因子(Z)。这个Z系数可根据C2的标准值计算。然后Z可用于确定剩余的分量值,如下所示:
Z=C2’/C2(选择)=75.05 x 10−6/6.8 nF=8.4k
C1=C1'/Z=37.93 x 10−6/8.4k=4.52纳法
(为C1选择的标准电容值为4.7 nF)
R1=R1(标准化)x Z=1Ωx 8.4k=8.4 kΩ
R2=R2(标准化)x Z=1Ωx 8.4k=8.4 kΩ
(为R1和R2选择的标准值为8.45 kΩ)
1.2.2高通有源滤波器
图5中先前的低通滤波器电路转换为高通有源滤波器如图6所示。

1.2.2.1高通频率定标程序
选择一个标准电容值,并根据所需的截止频率缩放电路中的阻抗(300赫兹)如下:
C=C1=C2
Z=1法拉/C(选定)x 2πx(所需截止频率)
=1法拉/6.8纳秒x 2πx 300赫兹=78.05k
R1=Z x R1(标准化)=78.05k x(1/0.707)=110.4 kΩ
(为R1选择的标准值为110 kΩ)
R2=Z x R2(标准化)=78.05k x(1/1.414)=55.2 kΩ
(为R1选择的标准值为54.9 kΩ)
1.2.3双放大器带通滤波器
双放大器带通(DABP)滤波器具有为了独立调节fc和Q。在大多数其它带通中,fc和Q调节相互作用。DABP滤波器对元件的灵敏度也很低值和高Qs。下面应用图7,提供1 kHz的中心频率和100的Q。

1.2.3.1 DABP组件选择程序
DABP滤波器的元件选择如下:
1.首先选择中心频率(fc)。图7表示从下面得到的分量值中心频率为1khz的计算。
R2=R3=1/(2πf cC)给定:fc=1 kHz,C(选择)=6.8 nFR2=R3=1/(2πx 3 kHz x 6.8 nF)=23.4 kΩ(选择的标准值为23.7 kΩ)
2.然后计算所需Q(fc/BW)的R1,如下所示:
R1=Q x R2。选择一个100的Q,R1=100 x 23.7 kΩ=2.37 MΩ。
1.3印刷电路板布局
用于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,需要特殊布置PC板。如果一个人想利用LMC6035/6的超低偏置电流,通常<0.04pa,有一个好的布局是必要的。幸运的是获得低泄漏的技术非常简单。第一,用户不能忽视电脑的表面泄漏,尽管它有时可能看起来可以接受的低。在高湿度、灰尘或污染的条件下表面泄漏将是可观的。为了最大限度地减少表面泄漏的影响,布置一个环完全包围LMC6035或LMC6036输入端的箔,以及连接到运放输入端的电容器、二极管、导体、电阻、继电器端子等的端子。见图8。为了产生显著的效果,护环应该放在电脑的顶部和底部。该PC箔必须连接到电压与放大器输入电压相同,因为泄漏电流可以在同一电位的两点之间流动。例如,PC板的焊盘电阻1012Ω,通常被认为是非常大的电阻,如果痕迹是靠近焊盘的5V总线,可能会泄漏5PA一个输入。这将导致放大器的实际性能。但是,如果保护环保持在输入的5 mV范围内,然后即使是1011Ω只会导致0.05帕的泄漏电流,或者每小时放大器性能的轻微(2:1)下降。防护装置的典型连接见图9a、b、c标准运放配置的环。如果两个输入都是在高阻抗下,保护装置可以连接到接地并提供一些保护;见图9d。


1.3.1容性负载容限
像许多其他运算放大器一样,LMC6035/6可能会振荡当其施加的负载出现电容时。门槛振荡随负载和电路增益而变化。对振荡最敏感的配置是单位增益跟随器。请参见典型的性能特征。负载电容与运放的输出电阻相互作用,产生一个额外的极。如果这个极频率是足够低,它会降低运放的相位裕度,所以放大器在低增益下不再稳定。如图所示在图10中,在与运放输出和电容器(5 pF–10)串联pF)从反向输入到输出引脚,返回相位在不干扰低频电路工作。因此,可以容忍较大的ca 电容值,而无需振荡。请注意,总的来说当负载电容接近振荡阈值。
1.4微型SMD注意事项
与我们猜测的相反,micro-SMD封装不遵循小包装高包装的趋势热阻。微型贴片机中的LMC6035的耐热性为220℃/W,而MSOP中的为230℃/W。甚至当驱动600Ω负载并在±7.5V sup  plies下运行时,最大温升将低于4.5C。有关micro SMD的应用信息,请参阅应用说明AN-1112。

电容负载驱动能力通过使用拉向上电阻至V+(图11)。通常,500微安或更高的上拉电阻将显著提高电容性负载响应。上拉电阻的值必须根据放大器相对于所需输出摆幅的电流吸收能力来确定。开环增益上拉电阻也会影响放大器的(见电气特性)。


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