» »

Мощный операционный усилитель с однополярным питанием. Современные операционные усилители фирмы National Semiconductors. Дифференциальный усилитель на ОУ с однополярным питанием – включение

23.01.2020

Основанная в 1959 году фирма National Semiconductor прошла огромный путь от производства первых дискретных транзисторов до сложнейших компонентов современных информационных устройств. Располагая возможностями создания приборов с уровнем интеграции от базовых стандартных блоков и однокристальных систем до высокопроизводительных многокристальных и многофункциональных комплектов и сочетая технологии аналоговой и цифровой техники, фирма реализует оптимальные решения для потребительского и коммуникационного рынков в широком диапазоне номенклатуры изделий. Заслуживают внимания, также, и базовые элементы аналоговой электроники, разработанные и выпускаемые National Semiconductor, в частности интегральные операционные усилители, которые значительно менее популярны в России, чем, например, изделия фирмы Analog Devices, хотя в большинстве случаев они ни в чем не уступают последним при существенно более низкой цене. Операционные усилители (ОУ) National Semiconductor по ряду параметров можно условно делятся на несколько семейств (групп), частично это разделение проявляется в системе маркировки микросхем, используемой фирмой. Это:

1. Усилители общего применения (General Purpose - LM).

2. Быстродействующие (High Speed - LMH) - частота единичного усиления более 50 МГц.

3. Маломощные (Low Power - LP, LPV) - ток потребления менее 1,5 мА.

4. Микромощные (Micro Power - LP, LPV) - ток потребления менее 25 мкА.

5. Низковольтные (Low Voltage - LMV) - напряжение питания менее 3 В.

6. Прецизионные (Precision) - коэффициент усиления более 100 дБ, напряжение смещения менее 1 мВ.

7. Малошумящие (Low Noise) - напряжение шумов менее 10 нВЦ Гц.

8. Мощные (High Output Power) - выходной ток более 100 мА.

9. С входным и выходным напряжением, близким к напряжению питания (IO Rail to Rail).

Данное разделение по понятным причинам не является строгим, буквенная классификация также не всегда соблюдается, ОУ может быть одновременно быстродействующим, малошумящим, с выходным напряжением, близким к напряжению питания и т.п. Кроме того, микросхемы одного типа выпускаются в различных корпусах и исполнениях - для общего применения (commercial), для промышленного применения (industrial) и для специального, читай - военного применения (military), отличающихся по ряду параметров, в частности, по диапазону рабочих температур. Следует также отметить, что наряду с освоением производства новых изделий, фирма непрерывно занимается усовершенствованием и развитием выпускаемых ранее, что хорошо видно, например, на широко известном недорогом и очень популярном семействе маломощных ОУ LM321/358/324 (одиночный/сдвоенный/счетверенный) с током потребления 0,2 - 0,4 мА на канал. Выпускается ряд их модификаций: LP324/LP2902 - счетверенные микромощные с током потребления 21 мкА, LMV321/358/324 - низковольтные, с напряжением питания от 2,7 В до 5,5 В, LPV321/358/324 , изготавливаемые по фирменной технологии BICMOS - микромощные низковольтные с током потребления 9 мкА и т.д.

Продолжая рассмотрение мало- и микромощных ОУ National Semiconductor, перейдем к описанию последних разработок фирмы.

Усилитель LM7301 , выпускаемый в миниатюрном корпусе SOT23-5, занимающем в 2 раза меньшую площадь, чем SOIC-8, рассчитанный на однополярное питание в диапазоне напряжений от 1,8 В до 32 В при потребляемом токе 0,6 мА. Он имеет "супер" Rail to Rail вход (от -0,25 В до +5,25 В при напряжении питания +5 В) и Rail to Rail выход и прекрасно подходит для использования во всевозможной портативной аппаратуре, модемах, PCMCIA картах портативных ПК и т.п.

Усилители LMV751 и семейство LMV821/2/4 (одиночный/сдвоенный/ счетверенный) предназначены для применения в портативной радиочастотной аппаратуре, переносных ПК и т.п. LMV751 - это прецизионный малошумящий ОУ (уровень шума 6,5 нВ/Ц Гц) с частотой единичного усиления 5 МГц и небольшим напряжением смещения 1 мВ. Работает при однополярном питании от 2,7 до 5,5 В и потребляет ток 0,6 мА. LMV821 при том же напряжении питания потребляет ток 0,3 мА на канал, частота единичного усиления равна 6,5 МГц, но у него больше шумы, напряжение и ток смещения. Одиночные усилители выпускаются в миниатюрных корпусах SOT23-5.

LMV771 - малошумящий недорогой прецизионный ОУ с расширенным от -40 до +125 °C диапазоном рабочих температур. Работает при однополярном питании напряжением от 2,7 до 5,5 В и потребляет ток 0,6 мА, обеспечивая коэффициент усиления 100 дБ при уровне шумов 9 нВнВ/Ц Гц. Усилитель имеет небольшое 0,85 мВ напряжение смещения, нормируется также его температурный дрейф во всем диапазоне температур 0,35 мкВ/°C. Допускает подачу на вход синфазного напряжения от 0 В. Частота единичного усиления составляет 3,5 МГц. Выпускается в миниатюрном корпусе SC70-5 размером 2x2x1 мм.

Серия усилителей LM6132-42 предназначены для использования в быстродействующих устройствах с батарейным питанием. LM6132/4 (сдвоенный/счетверенный) - ОУ с внутренней коррекцией с однополярным питанием, в котором достигнуто великолепное соотношение скорости нарастания выходного напряжения к потребляемой мощности. Достоинством микросхемы является также широкий диапазон напряжений питания от 2,7 В до 24 В, Rail to Rail вход и выход и высокий коэффициент подавления синфазных сигналов. При частоте единичного усиления 10 МГц, потребляемый ток составляет всего 360 мкА, что делает данный ОУ незаменимым в портативных устройствах, таких как инструментальные усилители, радиоприемники и передатчики, драйверы дисплеев и т.п. LM6142/4 - аналогичен LM6132/4 , но работает в более широком диапазоне питающих напряжений от 1,8 В до 24 В, обладает более высоким усилением 108 дБ и коэффициентом подавления синфазных сигналов 107 дБ, частота единичного усиления составляет 17 МГц при токе потребления 650 мкА. Выпускаются в корпусах SOIC и MDIP, а также в корпусе CDIP c диапазоном рабочих температур от -55 до 125 °C.

Представляют интерес супернизковольтные ОУ LMV931/2/4 (одиночный/сдвоенный/счетверенный), работающие при напряжениях питания от 1,5 до 5,5 В, ориентированные на применение в устройствах с питанием от одного Li-Ion элемента. Благодаря использованию миниатюрных корпусов, ОУ легко встраиваются в мобильные телефоны и компьютерные платы. Усилители имеют Rail to Rail вход и выход, небольшой потребляемый ток 100 мкА на канал и обеспечивают частоту единичного усиления 1,4 МГц. Коэффициент усиления на нулевой частоте без ОС 101 дБ. Скорректированы для устойчивой работы при любом коэффициенте усиления, а также при емкостной нагрузке до 1000 пФ. Работают в диапазоне температур от -40 до +125 °C. Одиночные ОУ выпускаются в миниатюрных корпусах SC70-5 и SOT23-5, сдвоенные - в корпусах MSOP-8 и SOIC-8, счетверенные - в корпусах TSSOP-14 и SOIC-14.

Усилители серии LMC , изготовленные по технологии КМОП, также относятся к категории мало- и микромощных. Их характерная особенность - ничтожно малые входные токи и, соответственно - работа в электрометрических устройствах, приборах для измерения токов утечки, различной научной аппаратуре и т.п. Например, для прецизионного усилителя LMC6001 типовое значение входного тока 25 фА (ф - фемто 10 -15). Примечательна методика, используемая фирмой для тестирования только что изготовленных усилителей - 3 раза подряд в первую минуту; приборы, показывающие входной ток более 25 фА, отбраковываются. Данный усилитель обладает очень низким уровнем шумов 25 нВ/Ц Гц. Имеется защита от электростатического потенциала до 2000 В. Выпускается в корпусе MDIP.

Номенклатура усилителей серии LMC достаточно широка. Маломощные усилители LMC6022/4 (сдвоенный/счетверенный) выполнены по фирменному технологическому процессу Double-Poly Silicon-Gate и могут работать при одно- и двухполярном питании размахом до 15 В. Они имеют Rail to Rail выход и низкое энергопотребление 40 мкА на канал. Более быстродействующие усилители с Rail to Rail выходом LMC6032/4 при весьма низкой цене имеют очень высокий коэффициент усиления 126 дБ. При потребляемом токе 0,4 мА частота единичного усиления составляет 1,4 МГц, а скорость нарастания выходного напряжения 1,1 В/мкс. Низковольтные ОУ LMC6035/6 с Rail to Rail выходом могут работать при однополярном питании от 2,7 В (например от 3-х NiCd аккумуляторов), что делает их весьма подходящими для портативных систем с автономным питанием. В остальном их параметры аналогичны LMC6022/4. Усилители выпускаются в различных корпусах.

Микромощные усилители LMC6041/2/4 с током потребления 14 мкА на канал имеют рекордно малый входной ток 2 фА, Rail to Rail выход и могут работать при однополярном питании от 4,5 до 15,5 В, обеспечивая при этом выходной ток до 21 мА. Эти усилители прекрасно работают в системах контроля питания, детекторах излучений, различном научном оборудовании.

Схожие энергетические параметры имеют прецизионные усилители LMC6061/2/4 , которые благодаря низкому значению напряжения смещения 100 мкВ и высокому коэффициенту усиления 140 дБ прекрасно подходят для использования в инструментальных усилителях с автономным питанием, медицинской и научной аппаратуре. Отметим, что одиночный (LMC6061) и сдвоенный (LMC6062) усилители этой серии выпускаются и в корпусах CDIP, при этом диапазон рабочих температур составляет -55 - +125 °C.

Более скоростные прецизионные ОУ LMC6081/2/4 при частоте единичного усиления 1,3 МГц и скорости нарастания выходного напряжения 1,5 В/мкс потребляют от однополярного источника питания напряжением от 4,5 до 16 B ток 0,45 мА. Они также имеют большой коэффициент усиления 130 дБ и низкое напряжение смещения 150 мкВ. Усилители выпускаются в корпусах SOIC и MDIP.

Маломощные ОУ LMC6482/4 (сдвоенный/счетверенный) - типичные в своем классе усилители с Rail to Rail входом и выходом. Работают в диапазоне напряжений питания от 3 до 15 В, потребляя ток 0,5 мА на канал и обеспечивают выходной ток до 30 мА. Предназначены для использования в различной аппаратуре с низким энергопотреблением. В настоящее время выпускаются одиночный ОУ LMC7101 в корпусе SOT-23 с параметрами, аналогичными LMC6482 , и его усовершенствованный вариант LMC8101 в корпусах microSMD и miniSOIC. Последний имеет режим блокировки (Shutdown) со временем включения 10 мкс, ток потребления в котором не превышает 1 мкА.

LMC6462/4 - микромощная версия LMC6482/4 с током потребления 0,02 мА. В настоящее время выпускается одиночный ОУ LMC7111 в корпусе SOT-23-5 с параметрами, аналогичными LMC6462.

Усилители LMC6492/4 (сдвоенный/счетверенный) с расширенным температурным диапазоном -55 до +125 °C применяются в автомобильной электронике. Их параметры в основном такие же как и у LMC6482/4 . Выпускаются в корпусе SOIC.

Усилители LMC6572/4 (сдвоенный/счетверенный), предназначены для работы в цифровых устройствах с низким напряжением питания и обеспечивают сочетание весьма высоких параметров - входной ток 20 фА и коэффициент усиления 120 дБ при энергопотреблении 40 мкА на канал и питании от источника 2,7 В. Имеют Rail to Rail выход и выпускаются в корпусах MSOP.

Завершая раздел мало- и микромощных усилителей рассмотрим cверхэкономичный с током потребления менее 1 мкА на канал сдвоенный ОУ LMC6442 . Он скорректирован для устройств с коэффициентом усиления более 2 (менее -1) и предназначен для использования в широком классе аппаратуры со сверхмалым энергопотреблением - мобильных телефонах и пейджерах, датчиках контроля, научных приборах и т.п. Работает при однополярном питании от 1,8 до 11 В. Выпускается в корпусах MSOP-8 и других.

Отдельного рассмотрения заслуживает сдвоенный операционный усилитель LM833 , специально предназначенный для использования в высококачественной аудиоаппаратуре. Он имеет чрезвычайно широкий динамический диапазон - более 140 дБ при уровне шумов 4,5 нВ/Ц Гц и крайне малые нелинейные искажения 0,002%. Усилитель скорректирован для любого коэффициента усиления и идеально подходит для всевозможной Hi-Fi - Hi-End техники. Выпускается в 8-и выводных корпусах SOIC и MDIP.

Перейдем далее к обзору быстродействующих ОУ National Semiconductor. Надо сказать, что в их разработке и производстве фирма достигла очень высоких результатов, и по многим параметрам они превосходят аналогичные изделия других производителей. Отметим, что в настоящее время существует две разновидности быстродействующих операционных усилителей - наряду с ОУ, построенными по традиционной схемотехнике с использованием обратных связей по напряжению Voltage Feedback Amplifiers (VFA), широко применяются усилители c входными каскадами - усилителями тока со взаимными связями. Данные усилители получили название "усилители с токовой обратной связью - Current Feedback Amplifiers (CFA)". Основной передаточный параметр таких усилителей - коэффициент, имеющий размерность сопротивления Transimpedance, а область применения - всевозможные импульсные усилители и видеоусилители, для которых гигантское входное сопротивление традиционных ОУ не востребовано, а на первый план выступает максимальная скорость нарастания выходного напряжения и частота единичного усиления, значения которых у CFA значительно превосходят соответствующие параметры у VFA.

Мы начнем с ОУ, использующих обычную схемотехнику VFA. Семейство LMH6645/6/7 (одиночный/сдвоенный/одиночный с блокировкой) - низковольтные маломощные быстродействующие Rail to Rail усилители с током потребления 650 мкА на канал. В режиме блокировки (LMH6647) токопотребление снижается до 50 мкА. Частота единичного усиления 55 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 22 В/мкс, типовое значение выходного тока 20 мА. Это типичные в своем классе современные усилители, пригодные для применения во многих электронных устройствах.

Усилители LM6152/4 , продолжающие серию LM6132-42 , предназначены для использования в быстродействующих устройствах с батарейным питанием. При потребляемо м токе 1,4 мА частота единичного усиления составляет 75 МГц, а скорость нарастания выходного напряжения 30 В/мкс

Более высокие параметры имеют ОУ LMH6642-55 - относительно недорогие высокоскоростные современные Rail to Rail операционные усилители с хорошим соотношением быстродействие/потребляемая мощность. Работают при одно- и двухполярном питании размахом до 12 В.

Усилители LMH6642/3/4 (одиночный/сдвоенный/счетверенный) - это современные быстродействующие ОУ с типичными для своего класса параметрами. Потребляемый ток 2,7 мА на канал, частота единичного усиления 130 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 130 В/мкс, типовое значение выходного тока 115 мА. Малое время установки выходного напряжения и низкие искажения, эффективная защита от короткого замыкания, Rail to Rail вход и выход и выводы для балансировки делают эти микросхемы оптимальными для использования во многих современных электронных устройствах. Выпускаются в корпусах SOIC, miniSOIC и SOT-23. Можно использовать в качестве замены LM6152/4 .

Широкополосный (190 МГц, 170 В/мкс) Rail to Rail усилитель с однополярным питанием LMH6639 способен обеспечить выходной ток 190 мА. Имеется режим блокировки (Shutdown) с временем включения 85 нс, в котором ток потребления снижается до 400 мкА. Вкупе с малым временем установки выходного напряжения 33 нс, данный усилитель прекрасно подходит для работы в устройствах с мультиплексированием, в качестве буферного усилителя, устройствах привода CD ROM и т.п.

Заслуживает внимания быстродействующий сдвоенный усилитель LMH6672 с максимальным выходным током 600 мА. Усилитель скорректирован для коэффициента усиления 2 и более, обеспечивая полосу пропускания 130 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 160 В/мкс. Диапазон напряжений питания от 5 до 12 В, потребляемый ток 6,2 мА на канал. ОУ имеет малый уровень шумов, предусмотрена балансировка. Выпускается в корпусах SOIC, PSOP и LLP. Предназначен для использования в качестве магистрального усилителя, а также в модемах и аналогичных устройствах. Можно использовать для замены LM6181/2, LM7171 и LM7372.

Усилители LMH6654/5 (одиночный/сдвоенный) более широкополосные. Ток потребления 4,5 мА на канал, частота единичного усиления 250 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 200 В/мкс, типовое значение выходного тока 180 мА. Они имеют низкий уровень входных шумов 4,5 нВ и 1,7 пА, малое время установки выходного напряжения 25 нс и могут быть использованы в различных устройствах. Выпускаются в корпусах SOIC-8, а также SOT23-5 (LMH6654) и MSOP-8 (LMH6655).

Усилители LMH6657/8 и LMH6682/3 - сравнительно недорогие сверхскоростные ОУ с однополярным питанием от 3 до 12 В. Выпускаются с использованием фирменной технологии VIPTM10. Удобны для применения в устройствах обработки видеосигналов и в сервоприводах CD/DVD так как имеют малое время установки и не допускают инверсии фазы выходного напряжения при превышении допустимых значений входного напряжения (LMH6682/3), что позволяет существенно упростить схемотехнику подобных устройств.

Усилители LMH6657/8 (одиночный/сдвоенный) скорректированы для работы с единичным коэффициентом усиления, обеспечивая при этом олосу пропускания 270 МГц и скорость нарастания выходного напряжения 700 В/мкс. Потребляемый ток 6,2 мА на канал, выходной ток +80/-90 мА.

Усилители LMH6682/3 (сдвоенный/строенный), обеспечивают скорость нарастания выходного напряжения 940 В/мкс при полосе пропускания 190 МГц. Следует отметить, что данные усилители обладают очень малыми коэффициентами искажений типа "дифференциальная фаза" - 0,08% и "дифференциальное усиление" - 0,01 дБ, что является весьма важным для высококлассной видеотехники. Выпускаются в различных корпусах.

Для работы в различных видеоустройствах предназначены сверхбыстродействующие усилители со скоростью нарастания выходного напряжения более 1000 В/мкс. В серии LM это LM6171/2 и LM6181/2 (единичный/сдвоенный), изготовленные с использованием фирменной технологии VIPTM11. Первый из них выполнен по схемотехнике VFA и обеспечивает при потребляемом токе всего 2,5 мА скорость нарастания выходного напряжения 3600 В/мкс при частоте единичного усиления 100 МГц. LM6181/2 выполнен по схемотехнике с токовой обратной связью CFA и обеспечивает выходное напряжение +10 В при сопротивлении нагрузки 100 Ом. Скорость нарастания выходного напряжения составляет 2000 В/мкс при частоте единичного усиления 100 МГц. Описанные усилители при том, что относятся к категории "с мощным выходом" - High Output - максимальное значение выходного тока достигает 130 мА, имеют очень малые искажения типа "дифференциальное усиление" и "дифференциальная фаза" и могут найти применение в видеоаппаратуре стандартов NTSC и PAL, высокочастотных фильтрах и т.п. Они также выпускаются в корпусах SOIC и MDIP.

Усилитель LMH6609 предназначен для использования в аналоговых преобразователях и фильтрах. При частоте единичного усиления 900 МГц и скорости нарастания выходного напряжения 1400 В/мкс, он потребляет от однополярного источника питания напряжением 10 В ток 7 мА. Усилитель полностью скорректирован, имеет очень низкий уровень шумов 3,1 нВ/Ц Гц и большой выходной ток 90 мА. Выпускается в 8-выводном корпусе SOIC и 5-и выводном SOT.

Очень низкий уровень шумов и высокие рабочие частоты имеют усилители LMH6622-28 . У LMH6624 этот параметр составляет 0,92 нВ/Ц Гц и 2,3 пА/Ц Гц, а частота единичного усиления 1500 МГц. Усилитель скорректирован для использования в устройствах с коэффициентом передачи 10 и более и предназначен для применения в технике связи и медицинской аппаратуре. Малые шумы и погрешности характерны для сдвоенного широкополосного усилителя LMH6628 , у которого относительный уровень 2-й/3-й гармоники на частоте 10 МГц составляет -65/-74 дБ соответственно, а время установки выходного напряжения с точностью 0,1% - 12 нс. Это делает данный усилитель незаменимым при разработке быстродействующих аналоговых преобразователей и устройств ввода-вывода.

Для использования в портативной видеоаппаратуре и видеокартах ПК предназначен усилитель LM7121 , выпускаемый в корпусе SOT23-5. Параметры усилителя весьма высоки: частота единичного усиления 175 МГц, скорость нарастания выходного напряжения - 1300 В/мкс. Он может работать как при однополярном +5В питании, так и двухполярном в диапазоне от +5 В до +15 В.

Рекордными параметрами обладают сверхскоростные операционные усилители LM7171 (одиночный) и LM7372 (сдвоенный). Выполненные по схемотехнике с обратной связью по напряжению, они имеют параметры, свойственные усилителям с токовой обратной связью - скорость нарастания выходного напряжения 4100 В/мкс, частота единичного усиления 200 МГц, выходной ток 100 мА (LM7171) и 3000 В/мкс, 120 МГц, 150 мА соответственно для LM7372 при потребляемом токе 6,5 мА на канал. Усилители скорректированы для коэффициента усиления по напряжению более 2. Обладая минимальными искажениями "дифференциальное усиление и фаза" 0,01% и 0,02o, эти усилители прекрасно подходят для применения в видеотехнике, аппаратуре кабельных и оптических линий связи, системах радио и телевизионного вещания. Выпускаются в различных типах корпусов.

Серия сверхскоростных ОУ LMH67xx выполнена по фирменному технологическому процессу VIPTM10 по схемотехнике с токовой обратной связью CFA и предназначена для использования в широкополосных радио и телесистемах. Обзор этих микросхем мы начнем с LMH6702 - малошумящего (напряжение шумов, приведенное ко входу 1,83 нВ) ОУ с рекордно низким уровнем гармонических (-100 дБ на частоте 5 МГц) и интермодуляционных искажений, полосой пропускания 720 МГц и скоростью нарастания выходного напряжения 3100 В/мкс. Столь высокие параметры ориентируют применение LMH6702 в системах с высоким разрешением и контрольно-измерительной аппаратуре. Выпускается в корпусах SOIC и SOT-23.

Семейство усилителей LMH6714/15/20/22 (одиночный/сдвоенный/с блокировкой/счетверенный) с полосой пропускания 400 МГц при коэффициенте усиления 2 и скорости нарастания выходного напряжения 1800 В/мкс при потребляемом токе 5,6 мА предназначены, в основном, для использования в видеосистемах. Высокоимпедансное выходное состояние усилителя LMH6720, переключаемое за 7 нс TTL уровнем, очень удобно для мультиплексирования нескольких высокоскоростных сигналов на общую линию передачи. Счетверенный усилитель LMH6722 может быть эффективно использован в многоканальных УПЧ и активных фильтрах высоких порядков. Выпускаются в различных корпусах.

Усилитель с однополярным питанием от 4,5 до 12 В LMH6723 сочетает высокую экономичность (потребляемый ток 1 мА) с широкой полосой пропускания 370 МГц, высокой скоростью нарастания выходного напряжения 600 В/мкс и большим выходным током 110 мА, что делает его незаменимым для портативных видеоустройств и всевозможных преобразователей с автономным питанием, магистральных усилителей, портативных CD-DVD плейеров и т.п. Выпускается в корпусах SOIC и SOT23.

Завершая раздел, мы рассмотрим широкополосный ОУ LMH6732 с регулируемой от 0 до 1,5 ГГц полосой пропускания. Изменяя сопротивление одного внешнего резистора, можно варьировать потребляемый ток более чем в 10 раз, а также переводить микросхему в дежурный режим с током потребления 1 мкА. Параметры микросхемы уникальны при всех значениях потребляемого тока: полоса частот 55 МГц, скорость нарастания выходного напряжения 400 В/мкс, выходной ток 9 мА при потребляемом токе 1 мА и 540 МГц, 2700 В/мкс и 115 мА соответственно при потребляемом токе 9 мА. Усилитель способен работать при одно- и двухполярном питании размахом от 9 до 12 В. Область предполагаемых применений крайне широка - видеотехника, системы с батарейным питанием, коммутационные устройства и т.п. Отметим, что для сокращения времени проектирования устройств с LMH6732 фирма National Semiconductor предлагает к нему демонстрационную плату.

Таким образом, широкая номенклатура интегральных операционных усилителей National Semiconductor и их невысокая стоимость делает их весьма привлекательными для широкого круга разработчиков РЭА России. Более подробную техническую информацию можно найти на сайте фирмы http://www.national.com .

Исполнение Корпус Диапазон температур Диапазон напряжения питания Потребляемый ток на один канал Выходной ток Тип входа и выхода Входной ток Напряжение смещения Температурный коэффициент напряжения смещения Коэффициент усиления Коэффициент подавления синфазного сигнала Коэффициент влияния нестабильности источников питания Частота единичного усиления. Скорость нарастания. Напряжение шумов
Supply Voltage I quies I out In - Out I bias U offset Drift A vo CMRR PSRR BW SR e noise
Single(одиночный) Doble(сдвоенный) Quad(счетверенный) Package В мА мА R to R нА мВ мкВ/C дБ дБ дБ МГц В/мкс нВ/Ц Гц
мин макс макс макс тип тип макс тип тип тип тип тип тип тип
LP324 SO, TSSOP, MDIP C ±1,5; +3,0 ±16,0; +32 0,021 4,0 Out 2,0 2,0 9,0 - 100 90 90 0,10 0,05 80
LP2902 SO, MDIP I ±1,5; +3,0 ±13,0; +26 0,021 4,0 Out 2,0 2,0 10 - 97 90 90 0,10 0,05 80
LMV321 LMV358 LMV324 SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23 I +2,7 +5,5 0,13 60 Out 11 1,7 7,0 5,0 100 65 60 1,0 1,0 39
LPV321 LPV358 LPV324 SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23 I +2,7 +5,0 0,0090 17 Out 1,7 1,2 7,0 2,0 100 70 65 0,15 0,10 -
LM7301 SO, SOT-23 I ±0,9; +1,8 ±16; +32 0,6 9,5 In and Out 90 0,03 6,0 2,0 97 90 104 4,0 1,25 36
LMV821 LMV822 LMV824 SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23 Ext I +2,5 +5,5 0,30 40 Out 30 1,0 3,5 1,0 100 85 85 6,5 2,0 24
LMV931 LMV932 LMV934 SO, MSO, TSSOP, SC-70, SO-23 Ext I +1,5 +5,5 0,16 75 In and Out 15 1,0 6,0 2,0 100 78 100 1,0 0,45 45
LMV771 SC-70 Ext I ±1,5; +2,5 ±3,0; +6,0 0,60 66 Out 0,000100 0,3 1,0 0,35 100 90 90 3,5 1,4 9,0
LMV751 SOT-23 I +2,7 +5,5 0,60 15 Out 0,001500 0,05 1,0 - 120 100 107 5,0 2,3 6,5
LMC6001 MDIP I ±2,3; +4,5 ±7,7; +16 0,45 21 Out 0,000010 0,35 1,00 2,5 123 83 83 1,3 1,5 22
LMC6022 LMC6024 SO I ±2,3; +4,5 ±8,0; +16 0,04 40 Out 0,000040 1,0 9,0 2,5 120 83 83 0,35 0,11 42
LMC6032 LMC6034 SO, MDIP I ±2,3; +4,5 ±8,0; +16 0,38 40 Out 0,000040 1,0 9,0 2,3 126 83 83 1,4 1,1 22
LMC6035 LMC6036 SO, TSSOP I +2,7 +16 0,40 5,0 Out 0,000020 0,50 5,0 2,3 126 96 93 1,4 1,5 27
LMC6041 LMC6042 LMC6044 SO, MDIP I +4,5 +16 0,014 21 Out 0,000002 3,0 6,0 1,3 120 75 75 0,075 0,020 83
LMC6061 LMC6062 LMC6064 SO, CDIP I, M +4,5 +16 0,020 21 Out 0,000010 0,35 0,80 1,0 132 85 85 0,10 0,035 83
LMC6081 LMC6082 LMC6084 SO, MDIP I +4,5 +16 0,45 21 Out 0,000010 0,35 0,80 1,0 124 85 85 1,3 1,5 22
LMC6442 SO, MSO, MDIP I +1,8 +11 0,0010 0,90 Out 0,000005 3,0 7,0 0,4 103 92 95 0,010 0,0040 -
LMC6462 LMC6464 SO, MSO, CDIP I, M +3,0 +15 0,020 27 Out 0,000015 0,50 1,5 1,5 124 85 85 0,050 0,015 80
LMC7111 SOT-23,MDIP I +2,7 +11 0,025 7,0 In and Out 0,000100 3,0 7,0 2,0 112 85 85 0,050 0,027 -
LMC6482 LMC6484 SO, MSO, CDIP I, M +3,0 +15 0,50 30 In and Out 0,000020 0,75 3,0 1,0 116 82 82 1,5 1,3 37
LMC7101 SOT-23 I +2,7 +15 0,50 24 In and Out 0,001000 3,0 7,0 1,0 110 75 80 1,1 1,1 37
LMC8101 MSMD, MSOP I +2,7 +10 0,70 49 In and Out 0,001000 0,70 5,0 4,0 80 80 80 1,0 1,0 22
LMC6492 LMC6494 SO I +5,0 +15 0,50 22 In and Out 0,000150 3,0 6,0 1,0 110 82 82 1,5 1,3 37
LMC6572 LMC6574 SO I +2,7 +10 0,038 6,0 Out 0,000020 3,0 7,0 1,5 120 75 75 0,22 0,09 36
LM833 SO, MDIP C ±4,5 ±18 2,5 40 No 500 0,30 5,0 - 110 100 100 15 7,0 4,5
LM6132 LM6134 SO, MDIP I +1,8 +24 0,5 4,3 In and Out 110 2,0 6,0 5,0 100 100 82 10 14 27
LM6142 LM6144 SO, MDIP I +1,8 +24 0,8 6,2 In and Out 180 1,0 2,5 3,0 108 107 87 17 25 16
LMH6645/7 LMH6646 SO, SOT-23 I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 0,70 20 In and Out 360 1,0 4,0 5,0 87 77 83 55 22 17
LM6152 LM6154 SO, MDIP I +2,7 +24 2,0 8,0 In and Out 500 2,0 5,0 10 107 84 91 75 30 9,0
LMH6622 SO, MSO I ±2,5 ±6,3 4,3 90 No 4700 0,20 1,2 2,5 83 100 95 160 80 1,6
LM6171 LM6172 SO, MDIP I ±5; +2,7 ±16; +18 4,0 135 No 1000 3,0 6,0 6,0 99 110 95 100 3600 -
LM6181 LM6182 SO, MDIP I ±3,5 ±16 7,5 130 No 2000 2,0 4,0 5,0 - 60 80 100 1400 4,0
LM7121 SO, SOT-23 I ±5; +2,7 ±18; +15 4,8 52 No 5200 0,90 8,0 - 72 93 70 175 1300 17
LM7171 SO, MDIP, CDIP I, M ±2,7 ±18 6,5 100 No 2700 1,0 3,0 35 81 105 90 200 4100 14
LM7372 LLP, SO, PSOP I ±4,5 ±18 6,5 150 No 2700 8,0 10 12 80 93 90 120 3000 14
LMH6609 SO, SOT-23 I ±3,0 ±6,3 7,0 90 No 2000 0,8 3,5 - - 73 73 180 1400 3,1
LMH6624 LMH6626 SO, MSO, CDIP, SOT-23 I, Ext I ±2,5; +5,0 ±6,0; +12 15 100 No 50 0,25 0,95 0,25 79 90 90 1500 350 0,92
LMH6628 SO, MSO, CDIP, CPACK I ±2,5 ±6,0 9,0 85 No 300 2,0 5,0 5,0 63 62 70 300 550 2,0
LMH6639 SO, MSO I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 3,6 160 Out 1000 1,0 7,0 8,0 100 93 96 190 170 6,0
LMH6642 LMH6643 LMH6644 SO, SOT-23 I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 2,7 115 Out 1500 1,0 7,0 5,0 80 72 75 130 130 17
LMH6654 LMH6655 SO, SOT-23 I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 4,5 180 No 5000 1,0 4,0 6,0 67 90 76 250 200 4,5
LMH6657 LMH6658 SO, MSO, SC-70, SOT-23 I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 6,0 45 No 5000 1,1 7,0 2,0 85 82 82 270 700 11
LMH6672 SO, PSOP, LLP I ±2,5 ±6,5 6,2 600 No 8000 0,2 4,0 - 68 100 78 200 170 4,5
LMH6682 LMH6683* SO, MSO, TSSOP I ±2,5; +3,0 ±6,0; +12 6,5 80 No 5000 1,1 7,0 2,0 85 82 76 190 940 12
LMH6702 SO, SOT-23 I ±5,0 ±6,0 12 80 No 6000 1,0 6,0 13 - 52 48 720 3100 1,8
LMH6714/20 LMH6722 SO, SOT-23 I ±5,0 ±6,0 5,6 70 No 1000 0,2 6,0 8,0 - 58 54 400 1800 3,4
LMH6715 SO, CDIP I ±5,0 ±6,0 5,0 70 No 5000 2,0 8,0 30 - 60 56 480 1300 3,4
LMH6723 SO, SOT-23 I +4,5 +12 1,0 110 No 400 1,0 3,5 - - 64 60 370 600 4,3
LMH6732 SO, SOT-23 I ±4,5 ±6,0 9,0 115 No 2000 3,0 8,0 16 - 62 52 540 2700 2,5
*строенный усилитель

Компания Maxim Integrated Products — один из ведущих мировых производителей аналоговых интегральных схем. В данной статье предлагается обзор операционных усилителей (ОУ), выпускаемых Maxim, их классификация по основным параметрам, а также ряд соображений, позволяющих сделать оптимальный выбор для конкретного приложения из более чем широкой номенклатуры изделий, предлагаемых компанией.

В настоящее время каждый из ведущих производителей полупроводников выпускает более сотни (а иногда и несколько сотен) типов операционных усилителей. Линейка ОУ компании Maxim Integrated Products содержит около 150 типов микросхем (не учитывая исполнения в разных корпусах). На фоне этого изобилия разработчику сложно сделать оптимальный выбор микросхемы для конкретного приложения. Решение проблемы выбора предполагает определение нескольких ключевых параметров, критичных для разрабатываемого изделия и, тем самым, ограничение списка возможных вариантов до разумных пределов.


Основные параметры и классификация операционных усилителей

Параметры, которые определяют качество операционных усилителей, принято разделять па три группы: эксплуатационные, точностные и динамические.

К основным эксплуатационным параметрам относят:
. Минимальное и максимальное напряжения питания:
. Потребляемый ток;
. Наличие свойств Rail-to-Rail по входу и выходу;
. Наличие входа Shutdown (отключение от нагрузки).

К основным точностным параметрам относят:
. Напряжение смещения пуля VOS:
. Коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСО;
. Коэффициент подавления пульсаций напряжения питания (КШШП) (другое наименование — коэффициент ослабления влияния нестабильности источников питания (КОПИИ));
. Входной ток IBIAS;
. Спектральная плотность шума по напряжению ей.

К основным динамическим параметрам относят:
. Частоту единичного усиления (GBW);
. Скорость нарастания выходного напряжения г.
Ограниченный объем статьи не позволяет пояснить физический смысл данных параметров. Однако они достаточно подробно разобраны во всех монографиях, посвященных принципам работы операционных усилителей, например в .
В теории ОУ используется термин «идеальный операционный усилитель». В реальности приходится учитывать: высокий, но все-таки конечный коэффициент усиления; ненулевой входной ток; ненулевое выходное сопротивление; ограниченную полосу пропускания и т.д.

Выпускаемые промышленностью операционные усилители постоянно совершенствуются, их параметры «приближаются к идеальным». Однако улучшить все параметры одновременно технически невозможно (не говоря уже о нецелесообразности подобных мероприятии из-за стоимости полученного решения). Для того, чтобы расширить область применения ОУ, выпускаются различные их типы, в каждом из которых одни или несколько параметров являются доминирующими, а остальные па обычном уровне (или даже чуть хуже). Это оправдано, так как в различных сферах применения от ОУ требуется высокое значение того или ипого параметра, по не всех сразу. Отсюда вытекает классификация ОУ по назначению. В рамках данной статьи мы рассмотрим:
. ОУ с малым энергопотреблением;
. Низковольтные ОУ;
. Малошумящие ОУ;
. Прецизионные ОУ;
. Высокоскоростные ОУ;
. Высоковольтные ОУ;
. ОУ общего назначения.

Операционные усилители с малым энергопотреблением
Усилители данного класса используются в приборах, получающих питание от гальванических или аккумуляторных батарей. Ключевым параметром, по которому конкретный усилитель может быть отнесен к данной группе, является значение тока, потребляемого от источника питания. Компания Maxim в своей классификации определяет эту ветчину, как «менее 20 мкА». Линейка ОУ с малым энергопотреблением и их параметры приведены в таблице 1 .

Таблица 1. Номенклатура и параметры ОУ с малым энергопотреблением компании Maxim

Объем статьи не позволяет привести полные таблицы для всех ОУ рассматриваемого класса. Поэтому в данной и последующих таблицах приведены параметры не всех ОУ, входящих в семейство, а только одинарных (то есть, содержащих один усилитель в корпусе). Значения большинства параметров сдвоенных и счетверенных усилителей, как правило, аналогичны параметрам одинарных ОУ. Полная информация доступна на сайте компании Maxim — www.maxim-ic.com.
Как видим, значения точностных параметров (коэффициент ослабления синфазного сигнала, коэффициент подавления пульсаций напряжения питания, спектральная плотность шума) находятся на уровне устройств общего назначения. Значения динамических параметров (частота единичного усиления, скорость нарастания выходного напряжения) не могут быть высокими, поскольку малое энергопотребление и высокая динамика в определенном смысле — понятия противоположные. Однако в тех приложениях, где малое энергопотребление выходит на первый план (мобильные устройства с батарейным питанием), динамические параметры не являются приоритетными.
Следует отметить микросхемы МАХ4464/70/71/72/74 - операционные усилители с потребляемым током 0,75 мкА. Это значение, на данный момент, является одним из лучших в отрасли. Кроме того, данные микросхемы обеспечивают достаточно высокие для своего класса значения КОСС и КППНП. Хорошие динамические характеристики (опять же для своего класса) обеспечивают семейства МАХ9910/11/12/13 и МАХ9914/15/16/17. Кроме того, эти микросхемы входят в категорию «Low Cost», т.е. микросхем с очень недорогой ценой, которые могут быть востребованы в экономичных приложениях. Достаточно сбалансированные параметры семейства МАХ406/07/09/17/18/19 позволяют рассматривать их в качестве усилителей общего назначения.

Необходимо отметить, что по сравнению с другими ведущими производителями операционных усилителей (Texas Instruments, Analog Devices, National Semiconductor, Intersil) компания Maxim в данном классе приборов выгодно выделяется широкой номенклатурой предлагаемых изделий. Компания Maxim предлагает 15 типов микросхем одинарных усилителей (один усилитель в корпусе) с током потребления менее 20 мкА. Компания Texas Instruments предлагает девять моделей, Intersil — шесть, Analog Devices и National Semiconductor — по две.

Низковольтные операционные усилители
Под низковольтными, как правило, понимают операционные усилители, у которых минимальное напряжение питания не превышает 1,8 В. Целевая область применения — устройства с батарейным питанием. Линейка низковольтных ОУ и их параметры приведены в таблице 2 .

Таблица 2. Номенклатура и параметры низковольтных ОУ компании Maxim

Как видим, большая часть номенклатуры низковольтных ОУ и ОУ с малым энергопотреблением пересекается — новыми являются только два семейства: МАХ9617/18/19/20 и МАХ4291/92/94. В первом случае упор сделан на улучшение точностных и динамических характеристик. Во втором — основное внимание уделено низкой стоимости, свойственных устройствам общего назначения. Из уникальных изделий следует обратить внимание на усилитель МАХ4289, который является, по утверждению компании Maxim, первым в отрасли ОУ с напряжением питания от 1 В в корпусе SOT-23 .

Что касается широты номенклатуры в данном классе, то предложения Maxim, Texas Instruments и National Semiconductor примерно одинаковы (15, 13 и 13 одинарных ОУ, соответственно), а позиции Analog Devices и Intersil скромнее (шесть и пять наименований).

Малошумящие операционные усилители
Шумы в операционных усилителях, накладываясь на полезный сигнал, обуславливают аддитивную погрешность в измерительных приложениях и помехи в аудиоаппаратуре. Различают внешние и внутренние шумы. Внешние шумы приходят в усилитель с входными сигналами, борьба с ними осуществляется различными схемотехническими и конструктивными решениями. Внутренние (тепловые, дробовые, фликер-шумы) являются собственными шумами уси-лителя — их уровень пытаются минимизировать на этапе разработки микросхемы усилителя. Для малошумящих усилителей ключевым параметром является спектральная плотность шума. Компания Maxim относит к этому классу ОУ, в которых это значение не превышает 15 нВ/\"Гц. Линейка малошумящих ОУ и их параметры приведены в таблице 3 .

Таблица 3. Номенклатура и параметры малошумящих ОУ компании Maxim

Лучшее но значению спектральной плотности шума семейство МАХ410/12/14 имеет показатель 1,5 нВ/Гц, что соответствует наиболее высоким достижениям в отрасли. Кроме того, отметим семейство МАХ4091/92/94 с точки зрения энергопотребления, хорошие показатели у МАХ4488/89 по динамике. Операционные усилители семейства MAX/i230/31 /32/33/34 являются достаточно привлекательными для тех приложений, где существенным фактором является цена.

Прецизионные операционные усилители
Для прецизионных (высокоточных) усилителей ключевым параметром является напряжение смешения нуля. Смешение нуля в операционных усилителях проявляется в наличии постоянного напряжения (смешения) на выходе О У при отсутствии входного сигнала (то есть, прямой и инверсный входы подключены к «земле»). Как правило, смешение нуля приводят ко входу, т.е. делят на коэффициент усиления. Очевидно, что минимальное смешение нуля — весьма существенный фактор для усилителей, работающих в измерительных приложениях. Компания Maxim относит к прецизионным усилителям те, у которых значение этого параметра не превышает 100 мкВ. Кроме того, важными параметрами для данного класса усилителей являются коэффициенты КОСС и КППНП, значения которых должны быть не хуже 100 дБ. Линейка прецизионных ОУ и их параметры приведены в таблице 4 .

Таблица 4. Номенклатура и параметры прецизионных ОУ компании Maxim

Несмотря на то, что номенклатура прецизионных ОУ, предлагаемых компанией Maxim, не очень широка, предлагаемые семейства явно дифференцированы по ключевому параметру. Таким образом, компания Maxim покрывает достаточно широкий спектр возможных приложений. Операционные усилители МАХ4238/39 показывают высокие показатели в этом классе — на уровне лучших показателей в отрасли. Отличительные особенности семейства МАХ9617/18/19/20: низковольтное питание; небольшой ток потребления и хорошие для своего класса динамические параметры. Микросхемы МАХ4236/37 классифицируются также как малошумящие. Усилители МАХ9943/44 позиционируются как прецизионные и высоковольтные.

Высокоскоростные операционные усилители
Договоримся, что в данном разделе мы не рассматриваем высокоскоростные усилители (с полосой частот шире 100 МГц), предназначенные для различного рода видеоаппаратуры, поскольку они выполнены по иным схемотехническим решениям и не являются операционными усилителями в классическом понимании этого термина. Под высокоскоростными ОУ будем понимать те усилители, скорость нарастания выходного напряжения которых превышает 10 В/мкс. Частота единичного усиления у таких ОУ в подавляющем большинстве случаев не менее 5 МГц. Для сравнения, скорость нарастания для видеоусилителей лежит в диапазоне 500...2000 В/мкс, а ширина полосы пропускания на уровне 3 дБ не менее 300 МГц. Линейка высокоскоростных ОУ и их параметры приведены в таблице 5 .


Таблица 5. Номенклатура и параметры высокоскоростных ОУ компании Maxim

Наиболее высокие показатели по скорости нарастания выходного напряжения (на уровне лучших в отрасли среди данного класса) при достаточно широкой полосе пропускания обеспечивают микросхемы МАХ9650/51. Однако они имеют более чем высокий потребляемый ток, большое смещение нуля и существенный недостаток — высокое напряжение питания (от 6 В).
Оптимальный выбор в данном классе по точностным характеристикам (КОСС, КППНП, спектральная плотность шума, смещение нуля) — микросхемы МАХ4488/89. С точки зрения энергопотребления — МАХ4124/25/28. Семейство МАХ4484/86/87 ориентировано на применение в экономичных приложениях «Low Cost».


Операционные усилители с широким диапазоном напряжения питания (высоковольтные ОУ)
Строго говоря, термин «высоковольтные ОУ» не совсем корректен. «Высоковольтными» были ОУ 1980-х годов, которые использовали напряжения питания =15 В, но с достаточно жестким допуском. Современные «высоковольтные» ОУ являются именно операционными усилителями с широким диапазоном напряжения питания. Возможность работы на повышенном (от 10 В) питании мы наблюдали в ряде микросхем рассмотренных выше классов. С этой точки зрения «высоковольт-ность» сама по себе является не столько критерием принадлежности к отдельному классу, сколько опцией, которая может быть присуща ОУ различного назначения.
С другой стороны, если рассматривать только усилители с максимальным напряжением питания 20 В и выше, то значение минимального напряжения питания (6 В) однозначно выделяет их в отдельный класс. Линейка таких ОУ и их параметры приведены в таблице 6 .

Таблица 6. Номенклатура и параметры высоковольтных ОУ компании Maxim

Специфичность данных микросхем обуславливает их ограниченную номенклатуру в продукции компании Maxim: усилители МАХ9650/51 — высокоскоростные, а МАХ9943/44/45 — малошумящие.


Операционные усилители общего назначения и недорогие операционные усилители

Некоторая нестандартность подзаголовка требует пояснений.
Усилители общего назначения. Здесь хотелось бы определиться с классификационным критерием. Если в рассмотренных выше группах критерий имел вполне определенный физический смысл (ток, напряжение и т.д.), то понятие «общее назначение» явно носит нематериальный характер. Договоримся, что в рамках данной статьи речь идет об изделиях, при проектировании которых ни один из параметров не считался доминирующим. С другой стороны, предполагалось, что ни один из параметров не будет завален «ниже нижнего». Поэтому изделие может быть востребовано в самых разнообразных приложениях, в тех фрагментах схемы, в которых к параметрам усилителя не предъявляются какие-то повышенные требования.
Если в качестве критерия использовать цену, то существуют «недорогие ОУ» (или «Low Cost» в терминах компании Maxim).

Остается определиться с понятием «недорого». Предлагается следующий механизм: рассматриваем всю линейку одинарных (один усилитель в корпусе) усилителей* , независимо от значения параметров и предполагаемого назначения, и ранжируем ее по цене** . Самая дешевая четверть изделий и составит группу «Low Cost». Понятно, что сюда попадут и те специализированные микросхемы, в которых один или несколько параметров будут хуже среднего. Ничего страшного: это говорит только о том, что данная микросхема — «Low Cost» в своем классе, но не имеет отношения к «общему на-значению». «Общее назначение» должно быть «Low Cost» по определению, и если усилитель со средними параметрами сюда не попал, то это, скорее всего, маркетинговая ошибка (или, все же, есть какая-то специализация, незаметная с первого взгляда). Линейка недорогих ОУ и их параметры приведены в таблице 7 .

Таблица 7. Номенклатура и параметры недорогих ОУ компании Maxim

И действительно, значительная часть усилителей из данной таблицы относится к какому-либо из классов: маломощных, малошумящих, высокоскоростных ОУ (именно они отмечены в столбце «Low Cost» соответствующих таблиц). К «чистым» операционным усилителям общего назначения можно отнести LMX321, МАХ4245, МАХ4400/01, МАХ4480/01 и, соответственно, сдвоенные и счетверенные модификации этих семейств.
Отметим также, что компания Maxim выделяет семейства МАХ9910/11/12/13 и МАХ9915/16/17/18, как операционные усилители с наилучшим соотноше-нием «быстродействие — потребляемая мощность».

«Автомобильные» (Automotive) операционные усилители
Отметим, что под «автомобильными» ОУ понимается не отдельный класс устройств, а опция, позволяющая использовать конкретную микросхему в автомобильных приложениях (а именно, соответствие требованиям сертификата TS 16949). Поскольку среди них есть ОУ общего назначения, прецизионные, высокоскоростные и т.д., то номенклатура и параметры «автомобильных» ОУ не сведены в отдельную таблицу, а отмечены в столбце «Мсиол-пение Automotive» в таблицах соответствующих групп.

Операционные усилители в миниатюрных корпусах
Характерная для современной электроники тенденция к минимизации габаритов электронных устройств (в особенности мобильного сегмента) определяет необходимость минимизации и отдельных электронных компонентов. Компания Maxim, в применении к ОУ, к миниатюрным относит корпуса размером 2x2 мм и менее. К ним относятся корпуса UCSP (с размерами 1x1; 1x1,5; 1,5x1,5 и 1,5x2 мм), CS-70 (размер 2x2 мм) и uDFK (размер 2x2 мм). Поскольку «миниатюрные» являются не отдельным классом, а только вариантом исполнения, то они не сведены в отдельную таблицу, а отмечены в столбцах «Миниатюрные корпуса» соответствующих таблиц (в корпусе liDFX в настоящий момент выпускается только микросхема МАХ4166).

[Вернувшись к таблице 7, можно сделать вывод: исполнение в корпусе CS70 — хорошее решение для снижения стоимости микросхемы (по крайней мере, в тех критериях Low Cost, которые были оговорены выше).

Заключение
Подводя итоги обзора операционных усилителей компании Maxim, можно сделать выводы, что компания Maxim производит операционные усилители для всех востребованных потребителем групп и различных областей применения. Номенклатура каждой из групп достаточно широка для того, чтобы найти изделие с заданным значением ключевого параметра. Характеристики операционных усилителей Maxim в наиболее востребованных группах не уступают аналогичным параметрам в продуктах других ведущих производителей, а часто и превосходят их.

Литература
1. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых устройств. — М: Додека-ХХI, 2005.
2. Страница http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3254

В настоящее время в мире изготавливаются сотни наименований интегральных ОУ. Все это многообразие можно разделить на группы, объединенные общей технологией и схемотехникой, точностными, динамическими или эксплуатационными характеристиками, причем эти группы могут пересекаться, т.е. включать общие элементы.

С точки зрения внутренней схемотехники операционные усилители можно разделить на биполярные, биполярно-полевые и КМОП (на комплементарных полевых транзисторах с изолированным затвором). В биполярно-полевых ОУ полевые транзисторы с управляющим p-n переходом или МОП-транзисторы обычно используются в качестве входных в дифференциальном входном каскаде. За счет этого достигается высокое входное сопротивление и малые входные токи.

Большая часть номенклатуры ОУ относится к усилителям общего назначения . Это дешевые усилители среднего быстродействия, невысокой точности и малой выходной мощности. Обычные параметры: K U = 20 000 ё 200 000; U см = 0,1 ё 20 мВ; f т = 0,1 ё 10 МГц. Типичные примеры: 140УД6, 140УД8, 153УД6, LF411.

Быстродействующие усилители при средних точностных параметрах имеют высокие динамические характеристики (f т = 20 ё 1000 МГц, r = 10 ё 1000 В/мкс). Быстродействие ОУ ограничивает два обстоятельства. Во-первых, в состав входного дифференциального усилителя входят p-n-p-транзисторы, относительно низкочастотные из-за меньшей подвижности дырок по сравнению со свободными электронами. Во-вторых, скорость нарастания ограничена скоростью заряда корректирующего конденсатора С к. Влияние первого фактора устраняют, используя во входном каскаде более быстродействующие р-канальные полевые транзисторы. Увеличить скорость заряда С к можно либо увеличив ток дифференциального каскада, либо уменьшив емкость С к. В первом случае увеличивается ток потребления ОУ, а во втором ухудшается устойчивость. Повысить устойчивость можно, вводя дополнительные фазоопережающие звенья в схему усилителя или вне его. Как следствие, быстродействующие ОУ склонны к неустойчивости. Типичные примеры: 140УД10, 574УД3, 154УД4, ОРА634.

Прецизионные усилители имеют высокий дифференциальный коэффициент усиления по напряжению, малое напряжение смещения нуля и малый входной ток обычно при низком или среднем быстродействии. Увеличение K U возможно путем усовершенствования каскадов усиления по напряжению или применением трехкаскадной схемы (например, 551УД1), что усложняет частотную коррекцию. Радикально уменьшить смещение нуля позволяет применение модуляции-демодуляции (МДМ), либо периодическая компенсация дрейфа (прерывание). Типичные примеры: 140УД26, МАХ400М, ОРА227 (без прерывания), ICL7652, 140УД24, МАХ430 (с прерыванием).

Микромощные усилители используются в приборах, получающих питание от гальванических или аккумуляторных батарей. Эти усилители потребляют очень малый ток от источников питания (например, ОУ МАХ406 потребляет ток не более 1,2 мкА). Все другие параметры (особенно быстродействие) у них обычно невысокие. Для того, чтобы дать возможность проектировщику найти компромисс между малым потреблением и низким быстродействием некоторые модели микромощных ОУ выполняют программируемыми. Программируемый ОУ имеет специальный вывод, который через внешний резистор соединяется с общей точкой или источником питания определенной полярности. Сопротивление резистора задает ток системы токовых зеркал усилителя, которые выполняют функции генераторов стабильного тока и динамической нагрузки каскадов усилителя. Уменьшение этого резистора приводит к увеличению быстродействия ОУ и увеличению потребляемого тока. Увеличение - к обратному результату. Типичные примеры: 140УД12, 1407УД2, ОР22. Обычная величина тока потребления для микромощных и программируемых ОУ - десятки микроампер. Микромощные ОУ, как правило, допускают питание от весьма низких напряжений. Например, ОУ типа МАХ480 допускает работу от источников с напряжением от +/-0,8 до +/-18 В при токе потребления 15 мкА.

Если источник сигнала - однополярный (например, фотодиод), целесообразно использовать операционный усилитель с однополярным питанием . Это позволит питать усилитель от одной батареи или даже элемента, например, от литиевого элемента напряжением 3 вольта. Основное требование, предъявляемое к ОУ с однополярным питанием, - диапазон входного синфазного сигнала должен простираться ниже отрицательного напряжения питания (обычно привязанного к потенциалу земли), а размах выходного напряжения должен быть ограничен снизу практически напряжением питания (потенциалом земли). Существуют усилители, диапазоны входных и выходных напряжений которых почти достигают и верхней и нижней границы питания (так называемые, rail-to-rail вход и выход), причем входные напряжения могут даже заходить за эти границы. Типичные примеры: МАХ495, потребляющий от однополярного источника ток 150 мкА, LMV321, потребляющий ток 145 мкА, от источника 1,8 В.

Многие фирмы выпускают многоканальные усилители . Это микросхемы, имеющие на одном кристалле два, три или четыре однотипных ОУ. Например, ИМС типа 140УД20 имеет в своем составе два ОУ 140УД7. Микросхемы МАХ406/407/409 и ОРА227/2227/4227 включают, соответственно, один, два и четыре однотипных усилителя.

Мощные и высоковольтные операционные усилители. Большинство типов ОУ рассчитаны на напряжение питания +/-15 В. Некоторые допускают питание от источников вплоть до +/-22 В. Этого недостаточно для управления, например, пьезоэлектрическими преобразователями, для некоторых физических и биологических исследований. Поэтому промышленность производит высоковольтные ОУ , допускающие более высокие питающее и выходное напряжения. К высоковольтным относят операционные усилители, имеющие разность положительного и отрицательного питающих напряжений свыше 50 вольт. Проблема повышения напряжений в интегральных полупроводниковых (монолитных) ОУ связана с трудностью создания интегральных высоковольтных транзисторов и прочной изоляции между элементами в кристалле. Поэтому большинство ОУ с напряжением питания свыше 100 В изготавливаются в виде гибридных ИМС. В то же время, фирма Apex Microtechnology (США) производит полупроводниковые интегральные ОУ РА90, PA92 и РА94, с номинальным напряжением питания +/-200 В, выходным напряжением +/-170 В и выходным током до 14 А.

Операционные усилители общего применения обычно допускают выходной ток до 5 мА. Для управления мощной нагрузкой применяются мощные ОУ . К мощным обычно относят усилители, допускающие выходной ток свыше 500 мА. Примером полупроводникового интегрального мощного ОУ может служить LM12 с выходным током до 10 А и рассеиваемой мощностью до 90 Вт. Фирма Apex Microtechnology выпускает сверхмощный гибридный ОУ РА30, допускающий выходной ток до 100 А и способный отдать в нагрузку мощность до 2000 Вт при жидкостном охлаждении. Дальнейшее увеличение выходной мощности усилителей возможно путем использования режима класса D (ключевой режим). Рекордными являются характеристики гибридного усилителя фирмы Apex SA08 с широтно-импульсной модуляцией на частоте 22 кГц: 10 кВт при напряжении до 500 В и токе до 20 А. При этом КПД усилителя достигает 98%.

В табл. 1 приведены основные параметры некоторых моделей ОУ различных типов.

Таблица 1

Параметры Операционные усилители общего применения
140УД6 140УД7 140УД8 LF441
Напр. питания, В +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18 +/-5 -+/-18
Коэфф. усиления, В/мВ 50 50 50 25
КОСС, дБ 70 70 80 70
U см, мВ 6 4 20 5
Входн. ток, нА 50 200 0,2 0,1
Диф. вход. сопр., МОм 3 0,4 1000 -
f т, МГц 1 0,8 1 4
Скор. нараст., В/мкс 2,5 0,7 5 15
Ток потр., мА 4 3 5 0,25
Макс. вых. ток, мА 5 5 5 4
Вых. сопр. Rвых, Ом 150 150 200 -
Примечание ОУ с ПТ на входе ОУ с ПТ на входе
Параметры Быстродействующие операционные усилители
574УД3 154УД4 SL2541B MAX437 ОРА641 AD8055
Напр. питания, В +/-5 - +/-16,5 +/-5 - +/-17 +/-7 - +/-15 +/-4,5 - +/-18 +/-5 - +/-15 +/-5
Коэфф. усиления, В/мВ 50 8 10 7000 1 3
КОСС, дБ 80 70 47 112 - 82
U см, мВ 2 6 10 0,015 2 5
Входн. ток, нА 0,3 1200 10000 35 - 1000
Диф. вход. сопр., МОм 1000 1 - - - 10
f т, МГц 15 30 800 60 800 300
Скор. нараст., В/мкс 50 400 900 15 650 400
Ток потр., мА 3,5 7 25 4 - 5
Макс. вых. ток, мА 5 5 10 15 55 60
Вых. сопр. R вых, Ом - - - 70 - -
Примечание ОУ с ПТ на входе Устойчив при К>2 Двухканальный вариант - AD8056
Параметры Прецизионные операционные усилители
140УД21 MAX400 ICL7652 OPA177 LMC6001
Напр. питания, В +/-12 - +/-20 +/-3 - +/-18 +/-2,5 -+/-8 +/-15 +/-5 - +/-15
Коэфф. усиления, В/мВ 1000 1000 6000 3000 5000
КОСС, дБ 120 120 120 - 75
U см, мВ 0,05 0,01 0,005 0,01 0,35
Входн. ток, нА 1 1 0,03 1,5 25 фA
Диф. вход. сопр., МОм - 60 - - >1 ТОм
f т, МГц 3 0,6 0,45 0,4 1,3
Скор. нараст., В/мкс 2,5 0,3 0,6 0,1 1,5
Ток потр., мА 5 - 2 - 0,75
Макс. вых. ток, мА - 5 - 12 20
Вых. сопр. R вых, Ом - 60 - - -
Примечание ОУ с прерыванием ОУ с прерыванием Сверхвысокое R вх
Параметры Микромощные операционные усилители
MAX438 MAX480 MAX406 AD8541 140УД12
Напр. питания, В +/-3 -+/-5 +/-0,8 -+/-18 2,5-10 2,7-5,5 +/-1,5 - +/-18
Коэфф. усиления, В/мВ 6 1000 1000 300 50
25
КОСС, дБ 90 190 80 80 70
U см, мВ 0,5 0,075 0,5 5 5
Входн. ток, нА 2 3 0,1 пА 0,004 50
10
Диф. вход. сопр., МОм 90 30 - - 50
5
f т, МГц 6 0,02 0,02 0,7 1
0,2
Скор. нараст., В/мкс 10 0,01 0,02 0,7 0,8
0,1
Ток потр., мА 0,075 0,015 0,0012 0,04 0,2
0,03
Макс. вых. ток, мА 3 1 - 25 2
Вых. сопр. R вых, Ом - - - - 1000
5000
Примечание Может работать с одним источником Один источник Есть сдвоенный и счетверенный варианты I у =15 мкА
I у =1,5 мкА
Программируемый
Параметры Высоковольтные и мощные операционные усилители

65 нанометров - следующая цель зеленоградского завода «Ангстрем-Т», которая будет стоить 300-350 миллионов евро. Заявку на получение льготного кредита под модернизацию технологий производства предприятие уже подало во Внешэкономбанк (ВЭБ), сообщили на этой неделе «Ведомости» со ссылкой на председателя совета директоров завода Леонида Реймана. Сейчас «Ангстрем-Т» готовится запустить линию производства микросхем с топологией 90нм. Выплаты по прошлому кредиту ВЭБа, на который она приобреталась, начнутся в середине 2017 года.

Пекин обвалил Уолл-стрит

Ключевые американские индексы отметили первые дни Нового года рекордным падением, миллиардер Джордж Сорос уже предупредил о том, что мир ждет повторение кризиса 2008 года.

Первый российский потребительский процесор Baikal-T1 ценой $60 запускают в массовое производство

Компания «Байкал Электроникс» в начале 2016 года обещает запустить в промышленное производство российский процессор Baikal-T1 стоимостью около $60. Устройства будут пользоваться спросом, если этот спрос создаст государство, говорят участники рынка.

МТС и Ericsson будут вместе разрабатывать и внедрять 5G в России

ПАО "Мобильные ТелеСистемы" и компания Ericsson заключили соглашения о сотрудничестве в области разработки и внедрения технологии 5G в России. В пилотных проектах, в том числе во время ЧМ-2018, МТС намерен протестировать разработки шведского вендора. В начале следующего года оператор начнет диалог с Минкомсвязи по вопросам сформирования технических требований к пятому поколению мобильной связи.

Сергей Чемезов: Ростех уже входит в десятку крупнейших машиностроительных корпораций мира

Глава Ростеха Сергей Чемезов в интервью РБК ответил на острые вопросы: о системе «Платон», проблемах и перспективах АВТОВАЗа, интересах Госкорпорации в фармбизнесе, рассказал о международном сотрудничестве в условиях санкционного давления, импортозамещении, реорганизации, стратегии развития и новых возможностях в сложное время.

Ростех "огражданивается" и покушается на лавры Samsung и General Electric

Набсовет Ростеха утвердил "Стратегию развития до 2025 года". Основные задачи – увеличить долю высокотехнологичной гражданской продукции и догнать General Electric и Samsung по ключевым финансовым показателям.