零漂移运算放大器可提高性能并节省功耗

简介 LTC2054 和 LTC2055 是单路和双路低功率零漂移运算放大器，采用 SOT-23 (LTC2054)、MS8 和 DD (LTC2055) 封装。 这些是可用的最低功耗零漂移放大器，每个都提供相同的高性能，包括低输入偏置电流（典型值为 1pA）、低失调（最大 3µV）和漂移（最大 30nV/°C），最高 125°C，同时每个放大器仅消耗 130µA。 类似的放大器需要 0.8mA 至 1mA 才能达到相同的性能。 更低的功耗可为任何系统提供更长的电池寿命或更多的放大器功能。 SOT-23 和 DD 封装允许使用仅 3mm × 3mm 的单放大器或双放大器。 宽输入共模范围从负电源扩展到正电源以下 0.5V，而 LTC2.7 和 LTC6 的电源范围为 2054V 至 2055V，LTC2.7HV 和 LTC5.5HV 的电源范围为 2054V 至 ±2055V，从而允许和高电源电压操作。 性能和特性 在所有温度范围内都具有最低功耗 LTC2054 和 LTC2055 具有前所未有的低功耗，LTC150 的每个放大器的最大过温为 2055µA，LTC175 的每个放大器的最大过温为 2054µA。 这比类似放大器的功率低 1 到 2054 倍，使这些放大器非常适合电池供电的应用，例如遥感。 系统设计得到简化，因为电源电流在整个温度范围内几乎是恒定的（图 2055），这与其他放大器不同，这些放大器规定低室温电源电流但在极端温度下允许更高的功耗。 启动电流也很低，允许使用电荷泵或齐纳二极管进行电源调节。 尽管电源电流很低，但 LTC5HV 和 LTCXNUMXHV 在 ±XNUMXV 电源下也能正常工作。     图 1. 电源电流（每个放大器） 低输入偏置电流 LTC2054 和 LTC2055 拥有令人难以置信的低输入偏置电流 — 典型值仅为 1pA。 这种水平的输入电流允许使用大值电阻器和小值电容器，而不会显着增加输入偏移。 当用于积分器电路 (图 2) 时，LTC2054 和 LTC2055 表现出近乎理想的 DC 性能。 低失调可在六个数量级内保持输出精度。 低输入电流还最大限度地减少了输入电流噪声和时钟馈通。     图 2. 精密低漂移积分器宽输入共模范围 为了最大限度地利用其低失调（通常小于 1μV），LTC2054 和 LTC2055 在接近轨到轨的输入公共端具有高 CMRR（典型值 130dB） -模式范围。 共模范围从负电源扩展到正电源以下的二分之一伏。 这意味着即使在低电源电压下，仍然有一个很大的有用输入范围，从负电源延伸到中间电源电压以上。 此外，在极端温度下，共模范围不会像大多数其他放大器那样大幅下降。 没有性能权衡 通常，像上面提到的那些增强功能要求电路设计者放弃一些东西。 不是这些设备。 LTC2054 和 LTC2055 仍然保持其前辈的高性能。 凭借一流的 3µV 最大偏移规格和 30nV/°C 漂移，保持了高 DC 精度。 这种低偏移与极高的 CMRR 和 PSRR 相结合，各为 130dB。 高 DC 增益（典型值为 140dB）允许在具有低残余增益误差的高增益电路中应用。 噪声性能在 1.6 Hz 至 0.1Hz 频带内为异常的 10µV 峰峰值，时钟馈通小于 0.2µVRMS，部分原因是输入电流低。 这种性能水平通常出现在需要 LTC2054 和 LTC2055 功率五到七倍的放大器上。 所有这些和小尺寸，太多的应用程序不仅需要精度； 他们需要最小的包裹。 为了满足更高密度的需求，双通道 LTC2055 采用 3mm × 3mm DD 封装。 这允许在与 SOT-23 相同的电路板空间中使用两个高精度放大器。 LTC2054 采用扁平 5 引线 SOT23 (ThinSOT™) 封装。 电路板空间有限的应用无需牺牲性能。 在空间不是那么宝贵的地方，LTC2055 也可采用 MS8 封装。 应用 电流检测应用 当今对便携性和节能的追求已经引起了对电流监测的兴趣。 图 3 显示了一个低侧电流检测电路。 在该应用中，LTC2054 用于缓冲电源分流电阻器两端的电压，并使用 Q1 将该电位转换为电流。 由于 Q1 在放大器环路中，R1 两端的电压与分流电阻两端的电压保持在 1µV 以内。 然后，电流通过 Q3 流经 R1，以便对输出进行电平转换。     图 3. –48V 低端精密电流检测 第二个 LTC2054 设置输出参考电平，R3 为信号增加增益，从而使 VOUT = VSENSE • R3/R1。 电阻器 R2 不直接影响结果，但用于减少由于电路板上的热效应而产生的与温度相关的电压偏移。 这些偏移通常是由不同金属结点引起的热电偶的结果，例如电阻引线到焊料和焊料到铜迹线。 电阻值或放大器输入电流随温度的变化可能会导致额外的偏移。 添加诸如 R2 之类的匹配元件有助于通过在差分输入处产生对称误差来消除这些变化。 放大器的极低输入偏移保持了直流精度。 此外，这些放大器的低输入偏移允许使用低值检测电阻器，从而节省系统功率。 对于电源电压为 10V 或更低的类似系统，可以使用 LTC2055 或 LTC2055HV 的两半来代替两个 LTC2054。 这些放大器的一个不太明显的应用是高端电流检测。 图 4 展示了一种低功耗、双向精密高端电流检测，可在高达 60V 的电源下运行。 该电路使用一个 LTC1754-5 和一个 1N4686 齐纳二极管为 LTC2054 产生一个以高侧为基准的低压电源。 与前面的电路一样，检测电压被反射到 R1 上，产生通过 R3 的电流，该电流与检测电阻器中的电流成正比。 LTC2054 以精确的增益和低失调提供了一个与 R3 上的检测电流成正比的输出电压。     图 4. 低功率、双向 60V 精密高压侧电流检测 LT1787HV 电平将检测输出移至地，并提供双向输出能力。 LTC125 提供的 2054 的初始增益确保了精度保持不变，尽管使用了精度较低的电平移位电路。 与在低侧电流检测电路中一样，LTC2054 的低输入失调允许使用一个小的检测电阻器而不会降低精度，即使分流电流相对较低。 光电二极管放大器 图 5 说明了一个使用 LTC2054 作为跨阻放大器的电路。 光电二极管中的电流在输出端转换为电压。 低输入偏置电流和输入噪声电流与低电压偏移相结合，提供了一个精确的信号监视器。 大动态范围为电路提供了高度的输入灵敏度，其特点是 LTC2054 的低输入失调和高 DC 增益。 此外，LTC2054HV 允许 ±5V 电源运行，从而进一步增加了动态范围。     图 5. 超精密、宽动态范围 10Hz 带宽光电二极管放大器 结论 LTC2054 和 LTC2055 低漂移运算放大器将低功耗与高精度 DC 规格相结合。 它们需要很小的电路板面积，采用小尺寸封装，包括用于 LTC23 的 SOT-5-2054 和用于 LTC3 的业界领先的 3mm × 2055mm DD 封装。 宽输入共模范围和允许在 2.7V 和 ±5V 之间运行的宽电源范围提供了灵活性。

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