零漂移运算放大器系列采用小封装,最大直流偏置3μV,最大漂移30nV/°C

元器件信息   2023-10-27 14:43   152   0  

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LTC2050、LTC2051和LTC2052是单、双和四路零漂移运算放大器,分别采用SOT-23、MS8和GN16封装。它们是最小的零漂移运放,占用最小的电路板空间,同时提供目前可用的最低输入偏置(最大3μV)和偏置漂移(最大30nV/°C)。此外,它们在2.7V到±5V的宽供电范围内工作。它们具有轨对轨输出,可以将小至1k的负载驱动到任何一个供电轨道,并且它们的输入范围从负电源到通常小于1V的正电源。

扩展输入共模范围与不妥协的CMRR

在室温下,当输入共模电平为中电源时,器件通常具有0.5μV的输入参考偏置,并保证其小于±3μV。为了确保在共模输入范围内的直流精度,LTC2050/LTC2051/LTC2052在从负电源到正轨0.9V的宽范围内具有极高的CMRR,如图1所示。例如,当输入在整个5V共模范围内变化时,输入参考偏置的变化通常小于0.4μV。相似水平的PSRR(通常小于0.1μV的偏置电压每伏特的变化)和接近零的温度漂移确保在整个电源电压和商业温度范围内的偏置不超过5μV。

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图1所示 直流CMRR vs输入共模

轨对轨输出驱动器与1k负载

LTC2050/LTC2051/LTC2052保持其直流特性,同时驱动电阻负载源或沉降高达5mA的电流。图2显示了运放的轨对轨摆幅与输出电阻的关系。当负载为1k或5k时,输出通常分别在轨道的100mV或30mV范围内摆动。

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图2 输出电压摆动vs负载电阻

时钟馈通和输入偏置电流几乎消除

LTC2050系列使用自动归零电路来实现零漂移偏移和其他直流规格。用于自动调零的时钟通常为7.5kHz。像LTC2050/51/52这样的自动调零运算放大器中有两种类型的时钟馈通。第一个是由内部采样电容的沉降引起的。该时钟馈通的输入参考幅度与输入源电阻或增益设置电阻无关。图3为LTC2050的输出频谱,其闭环增益为101,R2 = 100k, R1 = R(S) = 1k。在7.5kHz时,有一个小于1μV(RMS)的剩余时钟馈通。这个非常低的时钟馈通在LTC2050/LTC2051/LTC2052中通过内部电路实现,从而改善了内部自动归零存储电容器的稳定性。

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图3 增益为101的输出频谱;R2 = 100k, R1 = R(S) = 1k

第二种形式的时钟馈通是由连接到运放输入端的内部MOS开关的电荷注入引起的。当运放输入端的源电阻很小(即图3中R1和R(S)很小)时,这些电流尖峰在输出中并不明显。图4显示了LTC2050HV的输出,其电源增益为105.1 v,输入共模电平为负电源(地)。跟踪A显示源电阻R(S)为1k时的输出,而跟踪B显示R(S) = 100k时的输出。输入开关的电荷注入出现在高输入电阻情况下。而电荷注入电流(即输入偏置电流)的平均值小于15pA,如图5所示。因此,即使源电阻为100k,图4中的尖峰,迹线B也可以通过R2上的反馈电容降低到1.5μV的输入参考直流。

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图4 输出增益为101;V(S) = 5V, R2 = 100k欧姆, R1 = 1k欧姆, V(-)处输入共模;跟踪A: R(S) = 1k欧姆,跟踪B: R(S) = 100k欧姆

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图5 输入偏置电流vs输入共模电压(LTC2050HV)

高阻桥式放大器的应用

零漂移放大器的一个非常常见的应用是放大来自差分电阻桥的信号,如图6所示。增益为2R2/R,其中R为电桥电阻。在桥阻较高的应用中,运放的输入偏置电流会引起误差。使用5V电源时,LTC2050HV通常在中电源时具有5pA的输入偏置电流(见图5)。因此,高达100k的桥电阻由于输入偏置电流和桥电阻而贡献的额外偏置小于1μV。

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图6 典型差分桥式放大器

超低电压(OS)漂移,低噪声复合放大器

LTC2050系列放大器在直流和10Hz之间的峰值噪声约为1.5μV。如果应用程序需要更少的噪声,但又需要LTC2050的直流性能,那么如图7所示的复合放大器可能是解决方案。

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图7 零漂移,低噪声复合运算放大器

LT1677是一款低噪声轨对轨输入和输出运放,工作在非常宽的供电范围(3V至±15V)。由LTC2050HV组成的积分器通过LT1677的偏置修剪引脚消除复合放大器的偏置。产生的偏置和漂移是LTC2050HV的,但噪声接近LT1677的(峰对峰,DC到10Hz)。根据显示的值,预热时间约为10秒。

负供电-电流监测器

图8显示了LTC2051用于检测负电源中的电流。LTC2051的低偏置允许使用非常小的感测电阻R(S)。输出电平移位到地使用M1。

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图8  负电源电流监测器

结论

LTC2050/LTC2051/LTC2052系列零漂移运算放大器提供比任何其他具有直流规格的运算放大器更小的封装。此外,它们是第一个在单2.7V电源上运行的,但能够在更高的±5电源下运行。


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