探索LM614：四運(yùn)算放大器與可調(diào)基準(zhǔn)電壓源的卓越性能

在電子工程師的日常設(shè)計(jì)工作中，運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源是不可或缺的基礎(chǔ)元件。今天要給大家詳細(xì)介紹一款來(lái)自德州儀器（TI）的多功能器件——LM614，它將四個(gè)運(yùn)算放大器和一個(gè)可編程電壓基準(zhǔn)集成在一個(gè)16引腳的封裝中，為各類應(yīng)用提供了高效、穩(wěn)定的解決方案。

文件下載：lm614-mil.pdf

卓越特性，滿足多樣需求

運(yùn)算放大器特性

• 低工作電流：僅需450μA的工作電流，在追求低功耗的設(shè)計(jì)中表現(xiàn)出色，有助于延長(zhǎng)電池供電設(shè)備的續(xù)航時(shí)間。
• 寬電源電壓范圍：支持4V至36V的電源電壓，適應(yīng)不同的電源環(huán)境，增強(qiáng)了設(shè)計(jì)的靈活性。
• 寬共模范圍：共模輸入電壓范圍從V - 到(V + - 1.8V)，能夠處理較大的共模信號(hào)，適用于各種復(fù)雜的信號(hào)處理場(chǎng)景。
• 寬差分輸入電壓：差分輸入電壓可達(dá)±36V，可應(yīng)對(duì)較大的輸入信號(hào)差異，保證信號(hào)的準(zhǔn)確放大。
• 負(fù)載電容耐受性：對(duì)負(fù)載電容具有良好的耐受性，減少了因負(fù)載電容引起的信號(hào)失真和不穩(wěn)定問(wèn)題。

基準(zhǔn)電壓源特性

• 可調(diào)輸出電壓：輸出電壓可在1.2V至5.0V之間調(diào)節(jié)，滿足不同系統(tǒng)對(duì)基準(zhǔn)電壓的需求。
• 初始公差小：初始公差僅為±2.0%，確保了基準(zhǔn)電壓的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
• 寬工作電流范圍：工作電流范圍為17μA至20mA，適應(yīng)不同的負(fù)載電流需求。

廣泛應(yīng)用，助力系統(tǒng)設(shè)計(jì)

LM614的出色性能使其在多個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用：

• 傳感器橋驅(qū)動(dòng)和信號(hào)處理：為傳感器提供穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)電壓和信號(hào)放大功能，確保傳感器信號(hào)的準(zhǔn)確采集和處理。
• 過(guò)程和質(zhì)量流量控制系統(tǒng)：在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，用于精確控制過(guò)程參數(shù)和流量測(cè)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度。
• 電源電壓監(jiān)控：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電源電壓的變化，確保系統(tǒng)在穩(wěn)定的電源環(huán)境下工作，防止因電源波動(dòng)導(dǎo)致的設(shè)備故障。
• A/D轉(zhuǎn)換器的緩沖電壓基準(zhǔn)：為A/D轉(zhuǎn)換器提供穩(wěn)定的參考電壓，提高轉(zhuǎn)換精度和可靠性。

電氣特性，精準(zhǔn)把握性能

絕對(duì)最大額定值

在使用LM614時(shí)，需要注意其絕對(duì)最大額定值，以確保器件的安全可靠運(yùn)行。例如，任何引腳（除VR外）的電壓最大為36V，最小為 - 0.3V；差分輸入電壓LM614I為±36V，LM614C為±32V等。同時(shí)，要注意不同溫度范圍對(duì)器件性能的影響，LM614I的工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C，LM614C為0°C至 + 70°C。

電氣參數(shù)

文檔中詳細(xì)列出了LM614的各項(xiàng)電氣參數(shù)，包括總電源電流、輸入失調(diào)電壓、輸入偏置電流、共模抑制比、電源抑制比等。這些參數(shù)是評(píng)估器件性能的重要依據(jù)，工程師在設(shè)計(jì)時(shí)需要根據(jù)具體應(yīng)用需求進(jìn)行合理選擇。例如，共模抑制比（CMRR）和電源抑制比（PSRR）反映了器件對(duì)共模信號(hào)和電源波動(dòng)的抑制能力，數(shù)值越高，性能越好。

典型性能曲線，直觀了解特性

文檔中提供了豐富的典型性能曲線，包括參考電壓與溫度、電流的關(guān)系，運(yùn)算放大器的輸入共模電壓范圍與溫度的關(guān)系，輸出電壓擺幅與溫度和負(fù)載的關(guān)系等。這些曲線直觀地展示了器件在不同條件下的性能表現(xiàn)，有助于工程師更好地理解器件特性，優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。例如，通過(guò)參考電壓與溫度的曲線，可以了解基準(zhǔn)電壓在不同溫度下的穩(wěn)定性，從而采取相應(yīng)的補(bǔ)償措施。

應(yīng)用信息，指導(dǎo)實(shí)際設(shè)計(jì)

電壓基準(zhǔn)偏置

LM614的電壓基準(zhǔn)采用并聯(lián)調(diào)節(jié)器拓?fù)?，可通過(guò)反饋將Vr保持在恒定的1.2V。通?？赏ㄟ^(guò)連接一個(gè)電阻從高于參考電壓的電源電壓來(lái)產(chǎn)生所需的反向電流，也可使用有源電流源（如LM134系列）來(lái)生成Ir。同時(shí)，允許在基準(zhǔn)兩端并聯(lián)電容，在20μA至3mA的電流范圍內(nèi)，任何電容值都是穩(wěn)定的，可實(shí)現(xiàn)廣泛的RC濾波。

可調(diào)基準(zhǔn)

通過(guò)反饋引腳，參考輸出電壓Vro可在1.24V至5.0V之間調(diào)節(jié)。當(dāng)反饋連接到陽(yáng)極時(shí)，Vro = Vr = 1.24V；對(duì)于更高的電壓，可通過(guò)在陽(yáng)極上方保持恒定電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)時(shí)，需要注意選擇合適的電阻值，以確保誤差在可接受范圍內(nèi)。

運(yùn)算放大器使用注意事項(xiàng)

• 偏置方式：任何一個(gè)運(yùn)算放大器或基準(zhǔn)都可以獨(dú)立偏置，互不影響，但要避免因選擇不當(dāng)?shù)墓ぷ鼽c(diǎn)導(dǎo)致振蕩，如驅(qū)動(dòng)過(guò)大的電容負(fù)載。
• 輸出級(jí)優(yōu)化：為了優(yōu)化輸出擺幅、減少交越失真和提高電容驅(qū)動(dòng)能力，可遵循一些簡(jiǎn)單規(guī)則。例如，在空載時(shí)，42μA的下拉電流可使輸出在軍事溫度范圍內(nèi)接近V - 300mV；使用上拉或下拉電阻可實(shí)現(xiàn)A類操作，消除交越失真；通過(guò)下拉電阻傳導(dǎo)1mA或更多電流可降低輸出級(jí)NPN的re，從而驅(qū)動(dòng)200pF的電容而不產(chǎn)生振蕩。
• 輸入級(jí)特點(diǎn)：LM614的橫向PNP輸入晶體管具有BV EBO等于絕對(duì)最大電源電壓的特點(diǎn)，且無(wú)正向電源的二極管鉗位和輸入之間的鉗位，使其輸入對(duì)產(chǎn)生大差分和共模電壓的輸入源呈現(xiàn)高阻抗。

典型應(yīng)用電路，提供設(shè)計(jì)參考

文檔中給出了多個(gè)典型應(yīng)用電路，如簡(jiǎn)單的低靜態(tài)電流電壓調(diào)節(jié)器、超低噪聲10.00V基準(zhǔn)、可調(diào)傳感器橋驅(qū)動(dòng)器和傳感器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。這些電路為工程師提供了實(shí)際設(shè)計(jì)的參考，可根據(jù)具體需求進(jìn)行修改和優(yōu)化。

總結(jié)

LM614以其卓越的性能、廣泛的應(yīng)用范圍和豐富的設(shè)計(jì)指導(dǎo)，成為電子工程師在傳感器、測(cè)試、測(cè)量和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等領(lǐng)域的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師需要深入理解器件的特性和參數(shù)，結(jié)合具體應(yīng)用需求，合理選擇工作條件和設(shè)計(jì)方案，以充分發(fā)揮LM614的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。大家在使用LM614的過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。