LT1632/LT1633 軌到軌輸入輸出精密運(yùn)算放大器的深度剖析

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，運(yùn)算放大器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天，我們就來深入探討 Linear Technology 公司的 LT1632/LT1633 軌到軌輸入輸出精密運(yùn)算放大器，它在性能、應(yīng)用等方面都有著獨(dú)特的優(yōu)勢。

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產(chǎn)品概述

LT1632/LT1633 是雙/四通道、軌到軌輸入和輸出的運(yùn)算放大器，具有 45MHz 的增益帶寬積和 45V/μs 的壓擺率。在整個(gè)工作范圍內(nèi)，它展現(xiàn)出了出色的直流精度，輸入失調(diào)電壓通常小于 400μV，在 10k 負(fù)載下最小開環(huán)增益可達(dá) 0.8 百萬，基本消除了所有增益誤差。在單 5V 電源下，整個(gè)軌到軌輸入范圍內(nèi)的共模抑制比通常為 83dB，具備優(yōu)秀的同相性能。

產(chǎn)品特性

電氣性能卓越

• 高增益帶寬與壓擺率：增益帶寬積達(dá)到 45MHz，壓擺率為 45V/μs，能夠滿足高速信號處理的需求。這意味著它可以在較寬的頻率范圍內(nèi)保持穩(wěn)定的增益，對于處理高頻信號或者快速變化的信號具有很大的優(yōu)勢。
• 低失調(diào)電壓與電流：輸入失調(diào)電壓在軌到軌范圍內(nèi)最大為 1350μV，輸入失調(diào)電流最大為 440nA，輸入偏置電流最大為 2.2μA。這些參數(shù)保證了放大器的高精度，減少了信號處理過程中的誤差。
• 低噪聲與低失真：輸入噪聲電壓密度典型值為 12nV/√Hz，在 100kHz 時(shí)失真低至 –92dBc。低噪聲和低失真特性使得它在對信號質(zhì)量要求較高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色，如音頻處理、傳感器信號放大等。
• 寬電源范圍：支持 2.7V 到 ±15V 的寬電源范圍，這為不同的電源設(shè)計(jì)提供了靈活性，適用于各種單電源或雙電源系統(tǒng)。
• 大輸出驅(qū)動(dòng)能力：輸出能夠提供最小 35mA 的驅(qū)動(dòng)電流，可直接驅(qū)動(dòng)一些負(fù)載，簡化了電路設(shè)計(jì)。

封裝形式多樣

LT1632 采用 8 引腳 PDIP 和 SO 封裝，具有標(biāo)準(zhǔn)的雙運(yùn)算放大器引腳排列；LT1633 則是標(biāo)準(zhǔn)的四運(yùn)算放大器配置，采用 14 引腳塑料 SO 封裝。多樣的封裝形式方便工程師根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇，并且可以作為許多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器的直接替代產(chǎn)品，提升輸入/輸出范圍和性能。

LT1632/LT1633 運(yùn)算放大器的全面解析

產(chǎn)品概述

LT1632/LT1633 是 Linear Technology 公司推出的雙/四通道、軌到軌輸入輸出運(yùn)算放大器。它具備 45MHz 的增益帶寬積和 45V/μs 的壓擺率，在寬電源范圍內(nèi)（2.7V - ±15V）能展現(xiàn)出出色的直流精度，可滿足多種電子設(shè)備的高性能需求。

產(chǎn)品特性

電氣性能卓越

• 高增益帶寬與壓擺率：增益帶寬積高達(dá) 45MHz，壓擺率為 45V/μs，能快速響應(yīng)高速信號變化，適用于處理高頻信號和快速瞬變信號。
• 低失調(diào)電壓與電流：輸入失調(diào)電壓最大 1350μV，輸入失調(diào)電流最大 440nA，輸入偏置電流最大 2.2μA，減少了信號處理誤差，保證高精度。
• 低噪聲與低失真：輸入噪聲電壓密度典型值 12nV/√Hz，100kHz 時(shí)失真低至 –92dBc，為對信號質(zhì)量要求高的應(yīng)用提供純凈信號。
• 寬電源范圍：支持 2.7V - ±15V 寬電源，可靈活適配單電源或雙電源系統(tǒng)，如電池供電的低功耗設(shè)備和傳統(tǒng)的 ±15V 雙電源系統(tǒng)。
• 大輸出驅(qū)動(dòng)能力：輸出能提供最小 35mA 驅(qū)動(dòng)電流，可直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，簡化電路設(shè)計(jì)。

封裝形式多樣

LT1632 有 8 引腳 PDIP 和 SO 封裝，LT1633 采用 14 引腳塑料 SO 封裝，便于工程師根據(jù)實(shí)際需求選擇，還可直接替代許多標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)算放大器，提升性能。

電氣特性詳解

• 輸入特性：輸入失調(diào)電壓和輸入偏置電流受輸入共模電壓影響。輸入共模范圍包含電源軌，在單 5V 電源下，整個(gè)輸入共模范圍內(nèi) (V_{OS}) 變化小于 1500μV，確保高精度。輸入偏置電流極性隨輸入共模電壓改變，通過平衡同相和反相輸入源阻抗可減小誤差。
• 輸出特性：輸出能提供大負(fù)載電流，短路電流限制為 70mA，但要注意保持芯片結(jié)溫低于 150°C。輸出有反向偏置二極管，若輸出超出電源，可能有大電流流過，但瞬態(tài)電流幾百 mA 通常不會損壞芯片。
• 增益與帶寬：增益帶寬積保證在不同電源電壓下穩(wěn)定，如 (V{S}=3V) 和 (V{S}=±15V) 時(shí)，通過與 5V 測試結(jié)果關(guān)聯(lián)保證 GBW 限制。不同電源電壓和負(fù)載條件下，大信號電壓增益有所不同。
• 共模抑制比與電源抑制比：共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）表現(xiàn)良好，能有效抑制共模信號和電源波動(dòng)影響，保證信號質(zhì)量和穩(wěn)定性。CMRR 和 PSRR 在不同電源電壓和輸入共模電壓范圍內(nèi)有具體參數(shù)指標(biāo)。

典型應(yīng)用場景

儀表放大器

用 LT1632 構(gòu)建單電源、40dB 增益、550kHz 儀表放大器，增益可通過電阻 R5 調(diào)整，輸出設(shè)置在 3V 電源一半時(shí)，共模范圍 0.15V - 2.65V，100Hz 時(shí)共模抑制比大于 110dB，帶寬 550kHz，適用于需要高精度信號放大和共模抑制的測量系統(tǒng)。

低通濾波器

利用 LT1632 低電壓工作和寬帶寬特性，可構(gòu)建單電源 400kHz 四階巴特沃斯低通濾波器。放大器采用反相模式，減少共模失真，輸出軌到軌擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)最大動(dòng)態(tài)范圍。在 3V 電源下，輸入 2.25VP - P、100kHz 信號，諧波失真小于 –87dBc，可用于音頻處理、通信系統(tǒng)等對低頻信號有要求的場景。

RF 放大器控制偏置與直流恢復(fù)

借助 LT1632 軌到軌輸入輸出和大輸出電流能力，該電路能為 RF 放大器提供精確偏置電流并恢復(fù)直流輸出電平。電路建立兩個(gè) 21.5mA 電流源為 RF 放大器偏置，輸出可在 5V 電源和 50Ω 負(fù)載下設(shè)置為 1.5V DC，–3dB 帶寬 2MHz - 2GHz，功率增益 25dB，適用于射頻通信系統(tǒng)。

可調(diào) Q 陷波濾波器

用 LT1632 構(gòu)建單電源可調(diào) Q 陷波濾波器，可最大化輸出擺幅。濾波器增益 2，陷波頻率由 R 和 C 值設(shè)定，Q 因子可通過改變 R8 值調(diào)整。該濾波器適用于需要去除特定頻率干擾的場景，如電力系統(tǒng)諧波抑制、通信系統(tǒng)干擾消除等。

應(yīng)用注意事項(xiàng)

功率耗散

LT1632/LT1633 高速和大輸出電流驅(qū)動(dòng)能力在小封裝中實(shí)現(xiàn)，但在某些條件下可能使芯片結(jié)溫超過 150°C。使用時(shí)需計(jì)算最壞情況下的功率耗散，根據(jù)所選封裝的熱阻和最大結(jié)溫確定最大環(huán)境溫度。如 LT1632CS8 在 ±15V 電源驅(qū)動(dòng) 500Ω 負(fù)載時(shí)，每個(gè)放大器最壞情況功率耗散為一定值，若兩個(gè)放大器同時(shí)加載，總功率耗散需考慮，可通過降低電源電壓或使用 DIP 封裝解決高溫問題。

輸入保護(hù)

輸入級有過驅(qū)動(dòng)保護(hù)措施，輸入電壓超過電源約 700mV 時(shí)，交叉二極管會使輸出保持正確極性，但輸入電流需限制在 5mA 以下。大差分輸入電壓時(shí)，背對背二極管可防止輸入晶體管發(fā)射極 - 基極擊穿，輸入電流應(yīng)限制在 10mA 以下，內(nèi)部 225Ω 電阻可限制 4.5V 及以下差分輸入信號電流，更大輸入信號需串聯(lián)電阻限流。

容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)

LT1632/LT1633 在 ±15V 電源、單位增益配置下可驅(qū)動(dòng)最大 200pF 容性負(fù)載，3V 電源時(shí)應(yīng)小于 100pF。驅(qū)動(dòng)大容性負(fù)載時(shí)，可在輸出和負(fù)載間連接 20Ω - 50Ω 電阻，反饋仍從輸出端獲取，保證穩(wěn)定性。

反饋元件選擇

低輸入偏置電流使 LT1632/LT1633 可使用高值反饋電阻設(shè)置增益，但要注意反饋電阻和反相輸入端總電容形成的極點(diǎn)對穩(wěn)定性的影響。如非反相增益為 2 時(shí)，用兩個(gè) 20k 電阻設(shè)置，10pF 總輸入電容可能導(dǎo)致振蕩，可降低電阻值或添加 10pF 及以上反饋電容解決。

總結(jié)

LT1632/LT1633 運(yùn)算放大器以其卓越的電氣性能、多樣的封裝形式和廣泛的應(yīng)用場景，為電子工程師提供了強(qiáng)大的設(shè)計(jì)工具。在實(shí)際應(yīng)用中，需根據(jù)具體需求合理選擇和使用，同時(shí)注意功率耗散、輸入保護(hù)、容性負(fù)載驅(qū)動(dòng)和反饋元件選擇等問題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)高性能電路設(shè)計(jì)。大家在使用 LT1632/LT1633 過程中遇到過哪些有趣的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。