ON Semiconductor produz uma ampla gama de amplificadores operacionais. Na primeira parte do artigo veremos novos produtos. Três microcircuitos - LM392-D, LMV824DR2G, MC34072AMTTBG - já estão sendo lançados, LMV301SQ2T1G preparando-se para o lançamento.

Uma característica distintiva do chip LM392-D é sua colocação em um pacote amplificador operacional e um comparador (Fig. 1).

Arroz. 1.

Ambos os circuitos são alimentados por uma fonte unipolar e possuem um nível de tensão de modo comum de entrada mais baixo que corresponde à alimentação negativa. Também é possível usar fonte de alimentação bipolar. O microcircuito possui baixo consumo, independente do nível de tensão de alimentação, que está na faixa de 3...32 V. O valor do consumo de corrente em repouso é de 600 μA, o que torna vantajoso o uso do microcircuito em dispositivos portáteis. A saída do comparador foi projetada para conectar fichas digitais TTL ou CMOS. O amplificador operacional tem uma tensão de deslocamento de entrada baixa, normalmente 2 mV. O LM392-D pode ser usado em detectores de nível, osciladores controlados por tensão e amplificadores conversores.

Outra novidade da ON Semiconductor é o chip LMV824DR2G em um pacote SOIC-14 com passo de pino de 1,27 mm, em contraste com a modificação anterior LMV824DTBR2G em um pacote TSSOP-14 com passo de 0,65 mm. O LMV824 contém quatro amplificadores operacionais, cujas principais características são baixa tensão de deslocamento de entrada, não excedendo 3,5 mV, e baixo desvio de temperatura da tensão de deslocamento, cujo valor médio é de 1 µV/°C. A tensão de modo comum de entrada inclui o nível zero (tensão zero em relação ao potencial de terra). A tensão de saída pode variar dentro da tensão de alimentação com uma carga de até 600 Ohms. Uma taxa típica de variação da tensão de saída é de 1,4 V/µs. O consumo de corrente de todos os quatro amplificadores não excede 1,5 mA na faixa de temperatura -40...85°C. O produto do ganho pela largura de banda é 5 MHz. Notebooks e modems são sugeridos como áreas de aplicação primária.

Outra novidade da ON Semiconductor é o chip MC34072AMTTBG, que contém dois amplificadores operacionais com alimentação única de 3...44 V e baixa tensão de offset. A principal diferença entre esta modificação e os microcircuitos da família desenvolvidos anteriormente MC34071/MC34072/MC34074é uma versão na caixa WQFN10 com dimensões de 2,6x2,6x0,8 mm. Uma família de 42 CIs contendo de um a quatro amplificadores e disponíveis em faixas de temperatura comerciais, industriais e militares, incluindo também versões em pacotes PDIP e SOIC e caracterizados por um produto de ganho-largura de banda de 4,5 MHz e uma taxa de rampa de tensão de saída de 13 V /μs e um curto tempo de estabilização do sinal de saída para um nível de 0,1% (1,1 μs). Embora os CIs possam ser alimentados por uma fonte bipolar, eles são adequados para conexão a uma fonte unipolar porque a faixa de níveis de tensão de modo comum de entrada inclui zero (potencial de terra). Devido à utilização de um circuito Darlington no estágio de entrada, a série de microcircuitos também possui alta impedância de entrada, baixa tensão de deslocamento de entrada, não ultrapassando 3 mV para a versão com sufixo A, e alto ganho. Os amplificadores operacionais permitem a conexão de cargas capacitivas de até 10 nF e são protegidos contra curto-circuito na saída.

O microcircuito está atualmente sendo preparado para lançamento LMV301SQ2T1G. Este amplificador operacional, fabricado com tecnologia CMOS, pode operar na faixa de tensão de alimentação de 1,8 ... 5 V e possui um consumo de corrente quiescente não superior a 200 μA. A baixa corrente de polarização de entrada (35 pA) e a alta impedância de entrada possibilitam o uso de microcircuitos para amplificar sinais de dispositivos com alta impedância de saída, como fotodiodos. O excelente desempenho da tensão de saída, que varia dentro da tensão de alimentação, melhora a imunidade ao ruído dos circuitos. Os estágios de saída do LMV301 são capazes de operar cargas com componente ativo de até 600 Ohms e componente capacitivo de até 1000 pF. Esses chips são mais adequados para uso em laptops, telefones celulares, câmeras digitais, vários sensores.

Além dos novos produtos, gostaria de considerar mais alguns microcircuitos interessantes.

MC33077 Contém dois amplificadores operacionais de precisão, alta qualidade, alta largura de banda e baixo ruído baseados em tecnologia bipolar. Soluções especiais utilizadas no microcircuito criaram as condições para atingir um baixo nível de tensão de deslocamento de entrada e expandir a banda de frequência operacional.

MC33077 fornece:

• baixo ruído de tensão de entrada;
• coeficiente de baixa temperatura da tensão de polarização;
• alta taxa de aumento da tensão de saída;
• alto ganho e baixo consumo de corrente.

O estágio de saída nos transistores NPN fornece:

• nenhuma distorção transitória do sinal de saída;
• grande oscilação de tensão de saída;
• boa fase e margem de ganho;
• baixa resistência de saída quando aberto opinião.

O amplificador possui limitação de corrente de saída e, com tensão de alimentação de até ±15 V, pode suportar curto-circuito na saída sem danos devido ao aumento da temperatura do cristal.

O microcircuito possui:

• densidade de ruído espectral 4,4nV/√Hz a uma frequência de 1kHz;
• tensão de deslocamento de entrada 0,2mV;
• coeficiente de temperatura de tensão de deslocamento 2 μV/°C;
• distorção harmônica total 0,007%;
• ganho de malha aberta 112dB;
• ganho de 850 em 20 kHz e 370 em 100 kHz;
• taxa de variação da tensão de saída 11V/µs;
• oscilação da tensão de saída -14,7…14V;
• consumo de corrente 3,5mA;
• fonte de alimentação bipolar ±(2,5…18)V.

O excelente desempenho do MC33077 permite que ele seja usado como pré-amplificador de alta qualidade, amplificador de instrumentação, filtro ativo e muitas outras aplicações.

Amplificadores operacionais MC33201/ MC33202/ MC33204 garantir a operação dentro da faixa de tensão de alimentação para sinais de entrada e saída. O sinal de entrada pode exceder a tensão de alimentação em não mais que 200 mV sem inverter a fase do sinal de saída. A tensão de saída varia dentro de limites que são apenas 50 mV menores que a tensão de alimentação. Estas características permitem ao usuário utilizar toda a faixa de tensão de alimentação. O amplificador pode operar com tensões de alimentação muito baixas em relação ao nível zero (potencial de terra): ±0,9 V para uma fonte bipolar e 1,8 V para uma fonte unipolar. As tensões máximas de alimentação são ±6 V ou 12 V, respectivamente. A técnica de aumento de corrente de saída fornece alto desempenho de saída enquanto mantém baixo o consumo de corrente do amplificador. Além disso, os microcircuitos fornecem uma taxa significativa de variação na tensão de saída e na capacidade de carga. Estas capacidades de energia, complementadas níveis baixos ruído e distorção tornam os amplificadores operacionais desta família atraentes para uso em tecnologia de áudio. Os chips MC33201/MC33202/MC33204 possuem:

• consumo de corrente 0,9 mA para cada amplificador na caixa;
• corrente de curto-circuito 80mA;
• a capacidade de conectar uma carga com resistência de até 600 Ohm;
• produto típico de ganho/largura de banda 2,2 MHz;
• faixa de temperatura de -40 a 105°C ou -55 a 125°C.

No entanto, garantir uma corrente de saída elevada impõe uma exigência contrária ao consumidor - limitar a temperatura do cristal a 150°C.

Microcircuitos da família NE5534/ SA5534/ SE5534 cada um contém um amplificador operacional de baixo ruído e alto desempenho. Isso os torna particularmente adequados para uso em aplicações de áudio profissionais e de alta qualidade, instrumentos de precisão, equipamentos médicos, circuitos de controle e amplificadores telefônicos. Esses amplificadores operacionais são equalizados internamente com ganhos de três e acima. Deles resposta de frequência pode ser otimizado usando um capacitor de correção externo.

Microcircuitos da família NE5534/ SA5534/ SE5534 ter:

• banda de frequência de sinal de baixo nível 10 MHz;
• tensão de ruído normalizada de entrada 4nV/√Hz;
• o fator de ganho de um sinal constante é 100.000 (100 dB) e um sinal alternado é 6.000 a uma frequência de 10 kHz;
• faixa de frequência da fonte de alimentação 200 kHz;
• a capacidade de obter uma taxa de variação da tensão de saída de 13V/µs;
• a capacidade de conectar uma carga com uma resistência ativa de 600 Ohm em um nível de tensão de saída RMS de 10 V e uma tensão de alimentação de ±18 V;
• faixa de tensão de alimentação ±(3…20)V.

NE5230é um amplificador operacional de baixa tensão, cuja tensão de alimentação pode variar na faixa de 1,8 ... 15 V e pode ser bipolar ou unipolar. Neste último caso tensão de saída pode variar do nível zero. O microcircuito possui uma saída de controle de polarização, influenciando a qual você pode alterar o consumo de corrente. Com uma tensão de alimentação de ±0,9 V, o consumo de corrente é de 110 μA (com pino de controle livre). Neste caso, é fornecida uma banda de frequência de ganho unitário de 250 kHz. Ao conectar o pino de controle ao pino de alimentação negativo, a banda de frequência de ganho unitário aumenta para 600 kHz e o consumo de corrente aumenta para 600 μA. Neste modo, o microcircuito fornece características de carga fora da faixa de frequência de áudio. O NE5230 possui um estágio de entrada original que estende a faixa de tensão de modo comum de entrada abaixo do negativo e acima da tensão de alimentação positiva em 250 mV. O microcircuito também possui correção interna. O amplificador operacional tem uma corrente de polarização de entrada de ±40 nA e um ganho de malha aberta de 125 dB. Esses parâmetros criam os pré-requisitos para o uso de microcircuitos em conjunto com vários sensores. A margem de ganho permite alta precisão de processamento de sinal. O estágio de saída Classe AB cria uma faixa dinâmica significativa, cujos limites são apenas 100 mV inferiores à tensão de alimentação em cada lado. O chip é ideal para equipamentos de áudio portáteis e sensores remotos devido ao seu baixo consumo de energia, largura de banda suficiente e nível de ruído de 30 nV/√Hz.

TCA0372é um circuito projetado para uso como amplificador operacional de alta potência em uma ampla gama de aplicações, incluindo servo amplificadores e fontes de alimentação. A ausência de zona morta na resposta transitória torna possível conectar os enrolamentos do inversor como carga. Esses microcircuitos possuem: corrente de saída de até 1 A (!); taxa de mudança de tensão de saída 1,3 V/µs; faixa de frequência 1,1 MHz; proteção térmica embutida; possibilidade de conectar uma fonte de alimentação unipolar ou bipolar. A faixa de tensão de entrada de modo comum desses amplificadores inclui o nível zero (potencial de terra).

Conclusão

Gostaria de chamar a atenção para a ótima relação preço/qualidade dos produtos ON Semiconductor. Não é possível descrever todos os amplificadores operacionais por ela apresentados no âmbito deste artigo, mesmo de forma condensada, e também incluir uma tabela completa de todo o sortimento indicando as principais características. A Tabela 1 fornece uma lista abreviada de microcircuitos.

Tabela 1. ON Amplificadores Operacionais Semicondutores

Chip	Descrição	Número de canais	Upit. min., V	Upit. máx., V	Eu saio. tipo, mA	Consumo de ícones tipo, mA	Kxfpol. passar. tipo, MHz	Vincrease fora, por exemplo tipo, V/µs	Uin.offset máx., mV
	Amplificador operacional com tensão de alimentação de 1,8 V, baixa corrente de polarização e saída tensão dentro da fonte									SC-88A, SOT-353, SC-70 5 CABOS
	Amplificador operacional complementar e comparador de precisão									Corpo Estreito SOIC-8
	Quatro amplificadores operacionais de baixa potência e tensão de saída dentro da tensão de alimentação
	Dois amplificadores operacionais com uma única fonte de alimentação de 3 a 44 V e baixa tensão de polarização									WQFN10, 2,6×2,6, 0,5P
	Dois amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 3 a 44 V
	Dois amplificadores operacionais de baixo ruído
	Dois amplificadores operacionais de baixo ruído
	Quatro amplificadores operacionais de baixo ruído
	Amplificador operacional com tensão de alimentação dentro do fornecimento
	Dois amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 1,8 a 12 V e tensão de saída dentro do fornecimento
	Quatro amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 1,8 a 12 V e tensão de saída dentro do fornecimento
	Amplificador operacional com tensão de alimentação 3…44 V
	Quatro amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 3 a 44 V
	Quatro amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 3 a 44 V
	Amplificador operacional de baixa tensão
	Amplificador operacional de baixo ruído
	Amplificador operacional de baixa tensão
	Dois amplificadores operacionais de baixo ruído compensados ​​internamente
	Amplificador operacional de baixo ruído
	Dois amplificadores operacionais de baixo ruído compensados ​​internamente
	Amplificador operacional de baixo ruído
	e alta corrente de saída
	Dois amplificadores operacionais com tensão de alimentação de 5 a 40 V e alta corrente de saída

Para mais informações detalhadas Você deve entrar em contato com o site do fabricante: http://www.onsemi.com/PowerSolutions/parametrics.do?id=453 .

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NCP694 – Regulador 1A LDO da ONSemi

EM Semicondutor anunciou o regulador LDO da série NCP694 com queda de tensão muito baixa e corrente de saída de 1A.

• Tensão de entrada: 1,4…6 V

• Corrente de saída: 1A

• Corrente de autoconsumo: 60ua(0,1ua no modo de suspensão)
• Queda de tensão para Uout = 3,3V: 50mV @ 0,3A, 180mV @ 1A

NCP694 - Regulador de tensão CMOS que suporta corrente de saída de até 1 A e tensão de saída abaixo de 1,2 V. A instabilidade da tensão de saída do regulador é de 3 mV. A função "Chip enable" pode ser usada para colocar o dispositivo no modo sleep, reduzindo significativamente o consumo de corrente. A supressão de ondulação de até 70 dB, juntamente com a limitação de corrente e a proteção térmica, tornam este dispositivo multifuncional e resistente a influências externas.

NCP694 Disponível em opções de tensão de saída ajustável, bem como tensão fixa 0,8; 1,0; 1.2; 2,5; 3,3 V em pacotes miniatura HSON-6 e SOT-89.

ON Semi lança novos MOSFETs de canal N de 600 V

ON Semiconductor anunciou novos MOSFETs de canal N NDD04N60Z-1G, NDD04N60ZT4G, NDF06N60ZG, NDF10N60ZG com tensão operacional de até 600 V.

Principais características:

• Estão disponíveis versões com corrente de dreno de 4, 6 e 10A;
• Baixa resistência R DS(ON) - cerca de 0,65 Ohm;
• Carga de porta baixa - até 19 nK;
• Alto grau de proteção ESD através de diodos zener integrados;
• Estojos TO-220FP, DPAK e IPAK.

Atualmente, centenas de tipos de amplificadores operacionais integrados são fabricados em todo o mundo. Toda essa diversidade pode ser dividida em grupos unidos por tecnologia comum e design de circuito, precisão, características dinâmicas ou operacionais, e esses grupos podem se cruzar, ou seja, incluir elementos comuns.

Do ponto de vista dos circuitos internos, os amplificadores operacionais podem ser divididos em bipolares, bipolares de efeito de campo e CMOS (complementares). transistores de efeito de campo com portão isolado). Em amplificadores operacionais de efeito de campo bipolares, transistores de efeito de campo com controle junção p-n ou MOSFETs são normalmente usados ​​como entradas em um estágio de entrada diferencial. Devido a isso, são alcançadas altas impedâncias de entrada e baixas correntes de entrada.

A maior parte da nomenclatura do amplificador operacional refere-se a amplificadores de uso geral. São amplificadores baratos de velocidade média, baixa precisão e baixa potência de saída. Opções regulares: K U = 20.000 e 200.000; U cm = 0,1 x 20 mV; f t = 0,1 x 10 MHz. Exemplos típicos: 140UD6, 140UD8, 153UD6, LF411.

Amplificadores rápidos com parâmetros de precisão média eles possuem características dinâmicas altas (ft = 20 x 1000 MHz, r = 10 x 1000 V/µs). O desempenho do amplificador operacional é limitado por duas circunstâncias. Em primeiro lugar, o amplificador diferencial de entrada inclui transistores pnp, que são de frequência relativamente baixa devido à menor mobilidade dos buracos em comparação com os elétrons livres. Em segundo lugar, a taxa de aumento é limitada pela taxa de carga do capacitor de correção Ck. A influência do primeiro fator é eliminada pelo uso de transistores de efeito de campo de canal p mais rápidos no estágio de entrada. Você pode aumentar a velocidade de carregamento Ck aumentando a corrente da cascata diferencial ou diminuindo a capacitância Ck. No primeiro caso, o consumo de corrente do amplificador operacional aumenta e, no segundo, a estabilidade se deteriora. A estabilidade pode ser aumentada introduzindo links adicionais de avanço de fase no circuito amplificador ou fora dele. Como consequência, os amplificadores operacionais de alta velocidade são propensos à instabilidade. Exemplos típicos: 140UD10, 574UD3, 154UD4, ORA634.

Amplificadores de precisão possuem alto ganho de tensão diferencial, baixa tensão de deslocamento e baixa corrente de entrada, geralmente em velocidade baixa ou média. Aumentar K U é possível melhorando os estágios de amplificação de tensão ou usando um circuito de três estágios (por exemplo, 551UD1), o que complica a correção de frequência. O uso de modulação-demodulação (MDM) ou compensação periódica de desvio (interrupção) pode reduzir radicalmente o deslocamento de zero. Exemplos típicos: 140UD26, MAX400M, OPA227 (sem interrupção), ICL7652, 140UD24, MAX430 (com interrupção).

Amplificadores de micropotência usado em dispositivos alimentados por energia galvânica ou baterias. Esses amplificadores consomem muito pouca corrente das fontes de alimentação (por exemplo, o amplificador operacional MAX406 não consome mais do que 1,2 µA). Todos os outros parâmetros (especialmente desempenho) são geralmente baixos. Para permitir ao projetista encontrar um compromisso entre baixo consumo e baixo desempenho, alguns modelos de amplificadores operacionais de micropotência são programáveis. O amplificador operacional programável possui uma saída especial, que é conectada através de um resistor externo a um ponto comum ou fonte de alimentação de uma determinada polaridade. A resistência do resistor define a corrente do sistema de espelhos de corrente do amplificador, que servem como geradores de corrente estável e carga dinâmica dos estágios do amplificador. A diminuição deste resistor leva a um aumento na velocidade operacional do amplificador operacional e a um aumento no consumo de corrente. Aumentá-lo leva ao resultado oposto. Exemplos típicos: 140UD12, 1407UD2, OR22. O valor normal do consumo de corrente para micropotência e amplificadores operacionais programáveis ​​é de dezenas de microamperes. Os amplificadores operacionais de micropotência, como regra, podem ser alimentados por tensões muito baixas. Por exemplo, um amplificador operacional tipo MAX480 permite operação a partir de fontes com tensões de +/-0,8 a +/-18 V com um consumo de corrente de 15 μA.

Se a fonte do sinal for unipolar (por exemplo, um fotodiodo), é aconselhável usar amplificador operacional de alimentação única. Isto permitirá que o amplificador seja alimentado por uma única bateria ou mesmo por uma célula, por exemplo uma célula de lítio de 3 volts. O principal requisito para um amplificador operacional de alimentação única é que a faixa de modo comum de entrada deve se estender abaixo da tensão de alimentação negativa (geralmente ligada ao potencial de terra), e a oscilação da tensão de saída deve ser limitada quase abaixo da tensão de alimentação (potencial de terra). . Existem amplificadores cujas faixas de tensão de entrada e saída quase atingem os limites superior e inferior de potência (as chamadas entradas e saídas rail-to-rail), e as tensões de entrada podem até ultrapassar esses limites. Exemplos típicos: MAX495, consumindo uma corrente de 150 μA de uma fonte unipolar, LMV321, consumindo uma corrente de 145 μA, de uma fonte de 1,8 V.

Muitas empresas produzem amplificadores multicanal. São microcircuitos que possuem dois, três ou quatro amplificadores operacionais do mesmo tipo em um chip. Por exemplo, um IC do tipo 140UD20 contém dois amplificadores operacionais 140UD7. Os microcircuitos MAX406/407/409 e OPA227/2227/4227 incluem, respectivamente, um, dois e quatro amplificadores do mesmo tipo.

Amplificadores operacionais potentes e de alta tensão. A maioria dos tipos de amplificadores operacionais são projetados para tensões de alimentação de +/- 15 V. Alguns aceitam fontes tão baixas quanto +/- 22 V. Isso não é suficiente para acionar, por exemplo, transdutores piezoelétricos, para algumas pesquisas físicas e biológicas. Portanto, a indústria produz amplificadores operacionais de alta tensão, permitindo tensões de alimentação e saída mais altas. Amplificadores operacionais de alta tensão incluem aqueles com uma diferença entre as tensões de alimentação positiva e negativa de mais de 50 volts. O problema de aumentar as tensões em amplificadores operacionais semicondutores integrados (monolíticos) está associado à dificuldade de criar transistores integrados de alta tensão e forte isolamento entre os elementos do cristal. Portanto, a maioria dos amplificadores operacionais com tensões de alimentação acima de 100 V são fabricados como CIs híbridos. Ao mesmo tempo, a Apex Microtechnology (EUA) produz amplificadores operacionais semicondutores integrados PA90, PA92 e PA94, com tensão de alimentação nominal de +/- 200 V, tensão de saída de +/- 170 V e corrente de saída de até 14A.

Os amplificadores operacionais de uso geral normalmente permitem correntes de saída de até 5 mA. Para controlar cargas poderosas eles são usados amplificadores operacionais poderosos. Amplificadores potentes são geralmente aqueles que permitem uma corrente de saída superior a 500 mA. Um exemplo de amplificador operacional de potência integrado semicondutor é o LM12 com uma corrente de saída de até 10 A e dissipação de potência de até 90 W. A Apex Microtechnology produz um amplificador operacional híbrido de alta resistência PA30, que permite uma corrente de saída de até 100 A e é capaz de fornecer até 2.000 W de potência para a carga com refrigeração líquida. Um aumento adicional na potência de saída do amplificador é possível usando o modo Classe D (modo chave). As características são recordes amplificador híbrido Apex SA08 com modulação por largura de pulso na frequência de 22 kHz: 10 kW em tensões de até 500 V e correntes de até 20 A. Nesse caso, a eficiência do amplificador chega a 98%.

Na mesa 1 mostra os principais parâmetros de alguns modelos de amplificadores operacionais de vários tipos.

Tabela 1

Opções	Amplificadores operacionais de uso geral
	140UD6	140UD7	140UD8	LF441
Por exemplo. fonte de alimentação, V	+/-5 -+/-18	+/-5 -+/-18	+/-5 -+/-18	+/-5 -+/-18
Coef. ganho, V/mV	50	50	50	25
CMRR, dB	70	70	80	70
U cm, mV	6	4	20	5
Entrada corrente, nA	50	200	0,2	0,1
Diferença. Entrada. resistência, MOhm	3	0,4	1000	-
pés, MHz	1	0,8	1	4
Velocidade aumento, V/µs	2,5	0,7	5	15
Consumo atual, mA	4	3	5	0,25
Máx. saída corrente, mA	5	5	5	4
Saída resistência Derrota, Ohm	150	150	200	-
Observação			Amplificador operacional com entrada DC	Amplificador operacional com entrada DC

Opções	Amplificadores operacionais rápidos
	574UD3	154UD4	SL2541B	MAX437	ORA641	AD8055
Por exemplo. fonte de alimentação, V	+/-5 - +/-16,5	+/-5 - +/-17	+/-7 - +/-15	+/-4,5 - +/-18	+/-5 - +/-15	+/-5
Coef. ganho, V/mV	50	8	10	7000	1	3
CMRR, dB	80	70	47	112	-	82
U cm, mV	2	6	10	0,015	2	5
Entrada corrente, nA	0,3	1200	10000	35	-	1000
Diferença. Entrada. resistência, MOhm	1000	1	-	-	-	10
pés, MHz	15	30	800	60	800	300
Velocidade aumento, V/µs	50	400	900	15	650	400
Consumo atual, mA	3,5	7	25	4	-	5
Máx. saída corrente, mA	5	5	10	15	55	60
Saída resistência R fora, Ohm	-	-	-	70	-	-
Observação	Amplificador operacional com entrada DC				Estável em K>2	Opção de canal duplo - AD8056

Opções	Amplificadores operacionais de precisão
	140UD21	MÁX400	ICL7652	OPA177	LMC6001
Por exemplo. fonte de alimentação, V	+/-12 - +/-20	+/-3 - +/-18	+/-2,5 -+/-8	+/-15	+/-5 - +/-15
Coef. ganho, V/mV	1000	1000	6000	3000	5000
CMRR, dB	120	120	120	-	75
U cm, mV	0,05	0,01	0,005	0,01	0,35
Entrada corrente, nA	1	1	0,03	1,5	25 FA
Diferença. Entrada. resistência, MOhm	-	60	-	-	>1 TOM
pés, MHz	3	0,6	0,45	0,4	1,3
Velocidade aumento, V/µs	2,5	0,3	0,6	0,1	1,5
Consumo atual, mA	5	-	2	-	0,75
Máx. saída corrente, mA	-	5	-	12	20
Saída resistência R fora, Ohm	-	60	-	-	-
Observação	Amplificador operacional com interrupção		Amplificador operacional com interrupção		Entrada R ultra-alta

Opções	Amplificadores operacionais de micropotência
	MAX438	MÁX480	MAX406	AD8541	140UD12
Por exemplo. fonte de alimentação, V	+/-3 -+/-5	+/-0,8 -+/-18	2,5-10	2,7-5,5	+/-1,5 - +/-18
Coef. ganho, V/mV	6	1000	1000	300	50 25
CMRR, dB	90	190	80	80	70
U cm, mV	0,5	0,075	0,5	5	5
Entrada corrente, nA	2	3	0,1 PA	0,004	50 10
Diferença. Entrada. resistência, MOhm	90	30	-	-	50 5
pés, MHz	6	0,02	0,02	0,7	1 0,2
Velocidade aumento, V/µs	10	0,01	0,02	0,7	0,8 0,1
Consumo atual, mA	0,075	0,015	0,0012	0,04	0,2 0,03
Máx. saída corrente, mA	3	1	-	25	2
Saída resistência R fora, Ohm	-	-	-	-	1000 5000
Observação		Pode trabalhar com uma fonte	Uma fonte	Opções duplas e quádruplas disponíveis	Eu y =15 µA Eu y =1,5 µA Programável

Opções	Amplificadores operacionais de alta tensão e alta potência

A Maxim Integrated Products é um dos fabricantes líderes mundiais de circuitos integrados analógicos. Este artigo fornece uma visão geral dos amplificadores operacionais (amplificadores operacionais) fabricados pela Maxim, sua classificação de acordo com seus principais parâmetros, bem como uma série de considerações para ajudar a fazer a escolha ideal para aplicação específica de uma mais que ampla gama de produtos oferecidos pela empresa.

Atualmente, cada um dos principais fabricantes de semicondutores produz mais de cem (e às vezes várias centenas) tipos de amplificadores operacionais. A linha de amplificadores operacionais da Maxim Integrated Products contém cerca de 150 tipos de microcircuitos (sem levar em conta versões em embalagens diferentes). Tendo como pano de fundo essa abundância, é difícil para um desenvolvedor fazer a escolha ideal do chip para uma aplicação específica. Resolver o problema de seleção envolve identificar vários parâmetros-chave que são críticos para o produto que está sendo desenvolvido e, assim, limitar a lista opções possíveis dentro de limites razoáveis.

Parâmetros básicos e classificação de amplificadores operacionais
Os parâmetros que determinam a qualidade dos amplificadores operacionais são normalmente divididos em três grupos: operacional, precisão e dinâmico.

Os principais parâmetros operacionais incluem:
. Tensão de alimentação mínima e máxima:
. Consumo atual;
. Disponibilidade de propriedades Rail-to-Rail para entrada e saída;
. Disponibilidade de entrada de Shutdown (desconexão da carga).

Os principais parâmetros de precisão incluem:
. Tensão de polarização da bala VOS:
. Taxa de rejeição de modo comum (CMRR;
. Coeficiente de supressão de ondulação da tensão de alimentação (SUSP) (outro nome é coeficiente de atenuação da influência da instabilidade da fonte de alimentação (COPY));
. Entrada atual IBIAS;
. Densidade espectral de ruído por tensão.

Os principais parâmetros dinâmicos incluem:
. Frequência de ganho unitário (GBW);
. Taxa de variação da tensão de saída g.
O espaço limitado do artigo não nos permite explicar significado físico esses parâmetros. No entanto, eles são discutidos com detalhes suficientes em todas as monografias dedicadas aos princípios de operação de amplificadores operacionais, por exemplo, em.
Na teoria do amplificador operacional, o termo "amplificador operacional ideal" é usado. Na verdade, é preciso levar em conta: um ganho alto, mas ainda finito; corrente de entrada diferente de zero; resistência de saída diferente de zero; largura de banda limitada, etc.

Os amplificadores operacionais produzidos industrialmente estão em constante aprimoramento, seus parâmetros estão “próximos do ideal”. Porém, é tecnicamente impossível melhorar todos os parâmetros ao mesmo tempo (sem falar na inadequação de tais medidas devido ao custo da solução resultante). Para ampliar o escopo de aplicação dos amplificadores operacionais, são produzidos vários tipos, em cada um dos quais um ou mais parâmetros são dominantes, e os demais estão no nível usual (ou até um pouco pior). Isso se justifica, pois em diversos campos de aplicação é necessário que o amplificador operacional tenha um valor alto de um ou outro parâmetro, mas não todos de uma vez. Isso leva à classificação dos amplificadores operacionais por finalidade. Neste artigo veremos:
. Amplificador operacional com baixo consumo de energia;
. Amplificadores operacionais de baixa tensão;
. Amplificadores operacionais de baixo ruído;
. Amplificadores operacionais de precisão;
. Amplificadores operacionais de alta velocidade;
. Amplificadores operacionais de alta tensão;
. Amplificador operacional de uso geral.

Amplificadores operacionais de baixa potência
Amplificadores desta classe são utilizados em dispositivos alimentados por baterias galvânicas ou recarregáveis. O parâmetro chave pelo qual um amplificador específico pode ser classificado neste grupo é o valor da corrente consumida da fonte de alimentação. A Maxim define este presunto como “menos de 20 µA” em sua classificação. A linha de amplificadores operacionais de baixa potência e seus parâmetros são fornecidos em tabela 1.

Tabela 1. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de baixa potência da Maxim

A extensão do artigo não permite tabelas completas para todos os amplificadores operacionais da classe em consideração. Portanto, esta e as tabelas subsequentes não mostram os parâmetros de todos os amplificadores operacionais incluídos na família, mas apenas de um único (ou seja, contendo um amplificador no invólucro). Os valores da maioria dos parâmetros dos amplificadores duplos e quádruplos são geralmente semelhantes aos dos amplificadores operacionais únicos. Informações completas estão disponíveis no site da Maxim - www.maxim-ic.com.
Como você pode ver, os valores dos parâmetros de precisão (taxa de rejeição de modo comum, taxa de supressão de ondulação da tensão de alimentação, densidade espectral de ruído) estão no nível de dispositivos de uso geral. Os valores dos parâmetros dinâmicos (frequência de ganho unitário, taxa de aumento da tensão de saída) não podem ser altos, pois baixo consumo de energia e alta dinâmica em certo sentido são conceitos opostos. No entanto, em aplicações onde o baixo consumo de energia vem à tona ( dispositivos móveis alimentado por bateria) parâmetros dinâmicos não são uma prioridade.
Deve-se observar que os microcircuitos MAX4464/70/71/72/74 são amplificadores operacionais com consumo de corrente de 0,75 μA. Este é o valor em no momento, é um dos melhores do setor. Além disso, esses microcircuitos fornecem valores bastante elevados de CMRR e CATIR para sua classe. Boas características dinâmicas (novamente para sua classe) são fornecidas pelas famílias MAX9910/11/12/13 e MAX9914/15/16/17. Além disso, esses microcircuitos estão incluídos na categoria “Low Cost”, ou seja, chips com um preço muito barato, que podem ser procurados em aplicações econômicas. Os parâmetros bastante equilibrados da família MAX406/07/09/17/18/19 nos permitem considerá-los como amplificadores de uso geral.

Ressalta-se que em comparação com outros fabricantes líderes de amplificadores operacionais (Texas Instruments, Analog Devices, National Semiconductor, Intersil), a Maxim se destaca nesta classe de dispositivos pela ampla gama de produtos oferecidos. A Maxim oferece 15 tipos de ICs de amplificador único (um amplificador em um pacote) com consumo de corrente inferior a 20 µA. A Texas Instruments oferece nove modelos, a Intersil oferece seis e a Analog Devices e a National Semiconductor oferecem dois cada.

Amplificadores operacionais de baixa tensão
Baixa tensão geralmente se refere a amplificadores operacionais cuja tensão mínima de alimentação não excede 1,8 V. A área de aplicação alvo são dispositivos alimentados por bateria. A linha de amplificadores operacionais de baixa tensão e seus parâmetros são fornecidos em tabela 2.

Tabela 2. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de baixa tensão da Maxim

Como você pode ver, a maior parte da gama de amplificadores operacionais de baixa tensão e amplificadores operacionais de baixa potência se sobrepõe - apenas duas famílias são novas: MAX9617/18/19/20 e MAX4291/92/94. No primeiro caso, a ênfase está na melhoria da precisão e das características dinâmicas. No segundo, a atenção principal é dada à característica de baixo custo dos dispositivos de uso geral. Dos produtos exclusivos, você deve prestar atenção ao amplificador MAX4289, que, segundo Maxim, é o primeiro amplificador operacional da indústria com tensão de alimentação de 1 V em pacote SOT-23.

Quanto à amplitude da gama de produtos desta classe, as ofertas da Maxim, Texas Instruments e National Semiconductor são aproximadamente as mesmas (15, 13 e 13 amplificadores operacionais únicos, respectivamente), enquanto as posições da Analog Devices e Intersil são mais modesto (seis e cinco itens).

Amplificadores operacionais de baixo ruído
O ruído em amplificadores operacionais, quando sobreposto ao sinal desejado, causa erro aditivo em aplicações de medição e interferência em equipamentos de áudio. Existem ruídos externos e internos. O ruído externo entra no amplificador com sinais de entrada e é combatido por vários circuitos e soluções de design. Internos (ruído térmico, de disparo, de cintilação) são os ruídos inerentes ao amplificador - eles tentam minimizar seu nível na fase de desenvolvimento do microcircuito amplificador. Para amplificadores de baixo ruído, o parâmetro principal é a densidade espectral do ruído. A empresa Maxim classifica nesta classe os amplificadores operacionais em que este valor não excede 15 nV/\"Hz. A linha de amplificadores operacionais de baixo ruído e seus parâmetros são fornecidos em tabela 3.

Tabela 3. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de baixo ruído da Maxim

A família MAX410/12/14 possui a melhor densidade espectral de ruído de 1,5 nV/Hz, o que corresponde às maiores conquistas do setor. Além disso, destacamos que a família MAX4091/92/94 em termos de consumo de energia; a MAX4488/89 apresenta bom desempenho em termos de dinâmica; A família de amplificadores operacionais MAX/i230/31/32/33/34 é bastante atraente para aplicações onde o preço é um fator significativo.

Amplificadores operacionais de precisão
Para amplificadores de precisão (alta precisão), o parâmetro principal é a tensão de mistura zero. A mudança zero em amplificadores operacionais se manifesta na presença de Tensão CC(mixagem) na saída do O U na ausência de um sinal de entrada (ou seja, as entradas direta e inversa são conectadas ao terra). Como regra, o deslocamento zero leva à entrada, ou seja, dividido pelo ganho. Obviamente, o deslocamento mínimo de zero é um fator muito importante para amplificadores que operam em aplicações de medição. A Maxim classifica como amplificadores de precisão aqueles cujo valor deste parâmetro não ultrapassa 100 µV. Além do mais, parâmetros importantes para uma determinada classe de amplificadores são os coeficientes CMRR e CPPRR, cujos valores não devem ser inferiores a 100 dB. A linha de amplificadores operacionais de precisão e seus parâmetros são fornecidos em tabela 4.

Tabela 4. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de precisão da Maxim

Apesar de a gama de amplificadores operacionais de precisão oferecidos pela Maxim não ser muito ampla, as famílias propostas são claramente diferenciadas por um parâmetro chave. Assim, Maxim cobre uma gama bastante ampla de aplicações possíveis. Os amplificadores operacionais MAX4238/39 apresentam alto desempenho nesta classe - no nível melhor desempenho na indústria. Recursos distintivos Família MAX9617/18/19/20: fonte de alimentação de baixa tensão; baixo consumo de corrente e bons parâmetros dinâmicos para sua classe. Os microcircuitos MAX4236/37 também são classificados como de baixo ruído. Os amplificadores MAX9943/44 são posicionados como de precisão e alta tensão.

Amplificadores Operacionais de Alta Velocidade
Concordemos que nesta seção não consideramos amplificadores de alta velocidade (com faixa de frequência maior que 100 MHz) destinados a diversos tipos de equipamentos de vídeo, uma vez que são feitos com diferentes soluções de circuito e não são amplificadores operacionais no sentido clássico de O termo. Por amplificadores operacionais de alta velocidade entendemos aqueles amplificadores cuja taxa de variação da tensão de saída excede 10 V/µs. A frequência de ganho unitário de tais amplificadores operacionais na grande maioria dos casos é de pelo menos 5 MHz. Para efeito de comparação, a taxa de variação para amplificadores de vídeo está na faixa de 500...2.000 V/µs, e a largura de banda no nível de 3 dB é de pelo menos 300 MHz. A linha de amplificadores operacionais de alta velocidade e seus parâmetros são fornecidos em tabela 5.

Tabela 5. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de alta velocidade da Maxim

O maior desempenho em termos de taxa de aumento da tensão de saída (no nível dos melhores da indústria nesta classe) com uma largura de banda bastante ampla é fornecido pelos microcircuitos MAX9650/51. No entanto, eles têm mais do que alto consumo de corrente, um grande deslocamento zero e uma desvantagem significativa - alta tensão de alimentação (a partir de 6 V).
Escolha ideal nesta classe em termos de características de precisão (CMRR, CPPNP, densidade de ruído espectral, deslocamento zero) estão os microcircuitos MAX4488/89. Em termos de consumo de energia - MAX4124/25/28. A família MAX4484/86/87 é voltada para aplicações de baixo custo.

Amplificadores operacionais com uma ampla gama de tensões de alimentação (amplificadores operacionais de alta tensão)
A rigor, o termo “amplificadores operacionais de alta tensão” não é totalmente correto. Os amplificadores operacionais de “alta tensão” da década de 1980 usavam tensões de alimentação de 15 V, mas com tolerâncias bastante restritas. Os amplificadores operacionais modernos de “alta tensão” são precisamente amplificadores operacionais com uma ampla gama de tensões de alimentação. Observamos a capacidade de operar com fonte de alimentação aumentada (a partir de 10 V) em vários microcircuitos das classes discutidas acima. Deste ponto de vista, “alta tensão” em si não é tanto um critério para pertencer a uma classe separada, mas sim uma opção que pode ser inerente aos amplificadores operacionais para diversos fins.
Por outro lado, se considerarmos apenas amplificadores com tensão máxima fornecer 20 V e superior, então o valor da tensão mínima de alimentação (6 V) os distingue claramente em uma classe separada. A linha de tais amplificadores operacionais e seus parâmetros são fornecidos em tabela 6.

Tabela 6. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais de alta tensão da Maxim

A especificidade desses microcircuitos determina seu alcance limitado nos produtos Maxim: os amplificadores MAX9650/51 são de alta velocidade e os MAX9943/44/45 são de baixo ruído.

Amplificadores operacionais de uso geral e baixo custo

Alguma não padronização da legenda requer explicação.
Amplificadores de uso geral. Aqui eu gostaria de definir um critério de classificação. Se nos grupos discutidos acima o critério tinha um significado físico bem definido (corrente, tensão, etc.), então o conceito de “uso geral” é claramente de natureza intangível. Concordemos que no âmbito deste artigo estamos a falar de produtos em cuja concepção nenhum dos parâmetros foi considerado dominante. Por outro lado, assumiu-se que nenhum dos parâmetros seria pontuado “abaixo do fundo”. Portanto, o produto pode ser solicitado em uma ampla variedade de aplicações, naqueles fragmentos de circuitos em que não são impostos requisitos aumentados aos parâmetros do amplificador.
Se usarmos o preço como critério, então existem “amplificadores operacionais baratos” (ou “baixo custo” nos termos de Maxim).

Resta definir o conceito de “barato”. O seguinte mecanismo é proposto: consideramos toda a linha de amplificadores simples (um amplificador em uma caixa) * , independentemente do valor dos parâmetros e da finalidade pretendida, e classificá-lo por preço ** . O quarto de produtos mais barato formará o grupo “Low Cost”. É claro que isso também incluirá os microcircuitos especializados nos quais um ou mais parâmetros são piores que a média. Tudo bem: isso significa apenas que este microcircuito é “Low Cost” em sua classe, mas não tem nada a ver com “uso geral”. “Uso geral” deveria ser “Baixo Custo” por definição, e se um amplificador com parâmetros médios não estiver incluído aqui, então isso é provavelmente um erro de marketing (ou, no entanto, existe algum tipo de especialização que é invisível à primeira vista ). A linha de amplificadores operacionais baratos e seus parâmetros são fornecidos em tabela 7.

Tabela 7. Nomenclatura e parâmetros de amplificadores operacionais baratos da Maxim

Na verdade, uma parte significativa dos amplificadores desta tabela pertence a uma das classes: amplificadores operacionais de baixa potência, baixo ruído e alta velocidade (estão marcados na coluna “Low Cost” das tabelas correspondentes). Os amplificadores operacionais “puros” de uso geral incluem LMX321, MAX4245, MAX4400/01, MAX4480/01 e, consequentemente, modificações duplas e quádruplas dessas famílias.
Observamos também que a Maxim identifica as famílias MAX9910/11/12/13 e MAX9915/16/17/18 como amplificadores operacionais com a melhor relação desempenho-potência.

Amplificadores operacionais "automotivos"
Observe que amplificadores operacionais “automotivos” não significam uma classe separada de dispositivos, mas uma opção que permite o uso de um chip específico em aplicações automotivas (ou seja, conformidade com os requisitos do certificado TS 16949). Como entre eles existem amplificadores operacionais de uso geral, de precisão, de alta velocidade, etc., a nomenclatura e os parâmetros dos amplificadores operacionais “automotivos” não estão resumidos em uma tabela separada, mas são anotados na coluna “Automotivo” em as tabelas dos grupos correspondentes.

Amplificadores operacionais em pacotes em miniatura
Uma tendência característica da eletrônica moderna é minimizar as dimensões dispositivos eletrônicos(especialmente o segmento móvel) determina a necessidade de minimizar componentes eletrônicos. A empresa Maxim, quando aplicada a amplificadores operacionais, classifica pacotes medindo 2x2 mm ou menos como miniaturas. Estes incluem o UCSP (com dimensões 1x1; 1x1,5; 1,5x1,5 e 1,5x2 mm), CS-70 (tamanho 2x2 mm) e uDFK (tamanho 2x2 mm). Como os “miniaturas” não são uma classe separada, mas apenas uma opção de design, eles não estão resumidos em uma tabela separada, mas são marcados nas colunas “Pacotes em miniatura” das tabelas correspondentes (apenas o chip MAX4166 está atualmente disponível no pacote liDFX).

[Voltando à Tabela 7, podemos concluir: a versão na caixa CS70 é boa decisão para reduzir o custo do chip (pelo menos nos critérios de Baixo Custo discutidos acima).

Conclusão
Resumindo a análise dos amplificadores operacionais da empresa Maxim, podemos concluir que a empresa Maxim produz amplificadores operacionais para todos os grupos demandados pelos consumidores e diversas áreas de aplicação. A gama de cada grupo é ampla o suficiente para encontrar um produto com determinado valor parâmetro chave. As características dos amplificadores operacionais Maxim nos grupos mais populares não são inferiores a parâmetros semelhantes em produtos de outros fabricantes líderes e muitas vezes os excedem.

Literatura
1. Volovich G.I. Circuitos de dispositivos analógicos e analógico-digitais. - M: Dodeka-XXI, 2005.
2. Página http://www.maxim-ic.com/quick_view2.cfm/qv_pk/3254

Móvel sistemas eletrônicos Dispositivos alimentados por bateria estão se tornando cada vez mais comuns.
Eles geralmente usam uma tensão de alimentação única de 5 V ou menos. Circuitos com unipolar
fonte de alimentação reduz a complexidade da fonte de alimentação e muitas vezes melhora a eficiência
dispositivos.

Amplificadores operacionais (OP-AMPs) são usados ​​​​principalmente em circuitos de alimentação dupla porque os sinais de entrada e saída do amplificador operacional podem na maioria das vezes ter polaridade positiva e negativa em relação ao barramento comum do circuito. Se a entrada não inversora do amplificador operacional estiver conectada a um barramento comum, não há tensão de entrada de modo comum que cause um erro na conversão do sinal pelo circuito do amplificador operacional (Fig. 1).

Em seguida, a tensão de saída do amplificador operacional Vout=-Vin R2/R1.

Se a fonte do sinal de entrada não estiver conectada a um barramento comum (Fig. 2, a), então a diferença de potencial Vsph entre o barramento comum e a saída da fonte do sinal de entrada afeta a tensão de saída Vout=-(Vin+Vsph)R2 /R1.

Às vezes isso é aceitável, mas mais frequentemente a tensão de saída do amplificador deve ser determinada apenas pelo sinal de entrada Vin. Neste caso, o amplificador operacional é usado em uma conexão diferencial, e uma polarização exatamente igual a Vsf é aplicada à segunda entrada (Fig. 2, b). A tensão Vсф existe em ambos os circuitos de entrada e, portanto,
é um sinal de entrada de modo comum. O diagrama do circuito inversor de um amplificador operacional com fonte de alimentação unipolar é mostrado na Fig. 3 .

Aqui, a tensão de entrada não está ligada ao ponto médio da fonte de alimentação, como normalmente é feito no caso de um amplificador operacional de alimentação dupla, mas ao pólo negativo da fonte de alimentação. Este circuito não funciona se a tensão de entrada for positiva, pois a tensão de saída deve então tornar-se negativa e não há fonte de alimentação negativa. Para operação normal com sinais de entrada negativos neste circuito, você deve usar amplificadores operacionais que permitam que as entradas sejam conectadas a barramentos de energia. O requisito indispensável de conectar as entradas a um barramento comum ou outra tensão de referência torna difícil construir circuitos usando amplificadores operacionais de alimentação única. É mais natural usar fonte de alimentação unipolar para amplificadores operacionais quando a fonte do sinal de entrada é unipolar, por exemplo, um fotodiodo (Fig. 4).

Em outros casos, eles podem ser usados várias maneiras compensações das tensões de entrada e saída do amplificador operacional.

Viés de amplificador operacional de fonte única

Na Fig. A Figura 5 mostra três diagramas básicos para conectar uma fonte de polarização em fonte de alimentação unipolar OU.

Esquema na Fig. 5, a é um somador inversor,

na Fig. 5, b - amplificador diferencial,

e na Fig. 5, c - somador não inversor.

Em geral, a relação entre as tensões de entrada e saída nestes circuitos pode ser representada pela equação

Vout= kVin+b . (3)

A equação (3) corresponde a um gráfico da resposta transitória estática de um circuito com amplificador operacional na forma de uma linha reta
linhas (Fig. 6).

tabela 1.

Na mesa A Figura 1 mostra os valores das constantes k e b para a equação (2), correspondentes aos diagramas da Fig. 5. Se no diagrama da Fig. 5, b troque as fontes V IN e V OF, depois a linha inferior da coluna “Fig. 5, b" tabela. 1.
Os circuitos e valores das constantes k e b são selecionados de modo que para quaisquer valores possíveis da tensão de entrada
V IN condição 0 foi atendida< V OUT < V S . (4)
Normalmente k é determinado pelo ganho necessário do circuito, portanto o projetista só pode escolher a configuração do circuito e a constante b. A polarização do amplificador operacional com fonte de alimentação unipolar é discutida com mais detalhes em. Esquema típico ligando um amplificador operacional para amplificar sinais AC com alimentação de uma fonte unipolar é mostrado na Fig. 7.

Aqui a tensão de polarização é metade da tensão de alimentação. Os resistores divisores de polarização podem ser escolhidos para serem altos o suficiente para não carregar as fontes de alimentação e o sinal de entrada.

Introdução de ponto zero artificial

O uso de circuitos de polarização pode ser abandonado pela introdução de um ponto zero artificial (médio), ou seja, um ponto no circuito cujo potencial está localizado aproximadamente a meio caminho entre os potenciais dos pólos positivo e negativo de uma fonte de energia unipolar. Para que o circuito amplifique os sinais bipolares, uma fonte de sinal de entrada é conectada entre a entrada do amplificador inversor e o ponto zero artificial
(fig. 8) .

Neste caso, para evitar uma mudança na tensão de saída, a carga R L é conectada entre a saída do amplificador e o ponto zero artificial. Isto complica a construção de circuitos que formam o ponto zero.

Na Fig. A Figura 9 mostra exemplos de esquemas de formação de potencial de ponto zero. O mais simples é um divisor de tensão resistivo, cujo ponto médio está conectado a um ponto zero artificial 0 (Fig. 9, a). Porém, na presença de uma carga R L, a corrente de carga I L flui através de um dos resistores deste divisor, criando assimetria de tensão entre os pólos da fonte de energia e o ponto 0, e o grau dessa assimetria depende da intensidade da corrente
cargas. A redução da resistência do divisor reduz a assimetria dessas tensões, mas ao mesmo tempo aumenta as perdas de energia no divisor.
O circuito com diodo zener (Fig. 9, b) proporciona boa estabilização do potencial do ponto zero artificial em relação ao pólo negativo da fonte de energia. Como diodo zener neste circuito, é aconselhável utilizar uma fonte de tensão de referência de dois terminais (ou uma fonte ajustável de três terminais, como, por exemplo,
(TL431). Este circuito funciona bem quando a corrente de saída do amplificador operacional está fluindo, mas para manter a estabilidade do potencial do ponto 0 quando a corrente de saída é significativa quando a corrente de saída está fluindo, é necessário um resistor de baixa resistência R, que novamente
causa aumento de perdas. Problemas semelhantes surgem quando se utiliza um estabilizador de tensão com um elemento de controle em série para formar um ponto zero artificial.
As melhores características possuem um circuito com amplificador operacional conectado segundo um circuito seguidor não inversor ao ponto médio de um divisor de tensão resistivo (Fig. 9, c). Neste circuito, o divisor pode ser de alta resistência, pois é carregado apenas pela corrente quiescente de entrada do amplificador operacional. O amplificador operacional compara o potencial na saída do circuito com o potencial no ponto médio do divisor e mantém a tensão na sua saída de forma que a diferença nos potenciais comparados seja igual a zero. Este efeito é alcançado através da ação do feedback negativo. Em baixas correntes quiescentes consumidas por este circuito (menos de 1 mA), tal divisor ativo tem uma resistência de saída não superior a 1 Ohm.

Ainda mais eficaz é o uso de microcircuitos especiais para formar um ponto zero artificial (Fig. 9, d). A Texas Instruments (EUA) produz IC tipo TLE2425. Este IC é fabricado em um pacote TO-92 de três condutores de pequeno porte e fornece uma corrente através de um ponto médio artificial de até 20 mA em qualquer direção com uma corrente de autoconsumo de não mais que 0,25 mA e uma resistência de saída dinâmica de não mais que 0,22 Ohm. Caso a carga não possa ser conectada ao ponto comum do circuito ou a algum dos barramentos de potência, pode-se utilizar a opção mais simples de formar um ponto zero artificial em um divisor resistivo (Fig. 9, a), mas com um circuito amplificador de ponte (Fig. 9, d) .

Neste circuito, o seguidor inversor no amplificador operacional2 cria um potencial no pólo inferior da carga RL, antifase em relação ao potencial de seu pólo superior. Aqui, uma corrente igual a V IN / R1 flui para o ponto zero artificial, portanto a resistência do resistor R1 deve ser considerada a maior possível, caso contrário é possível não ter simetria de ponto zero. Vantagens adicionais deste circuito: aumento na amplitude máxima da tensão
na carga duas vezes com a mesma tensão de alimentação e um aumento notável na eficiência em plena oscilação da tensão de saída.

Expansão da faixa dinâmica

Reduzir a tensão de alimentação do amplificador operacional dos normais +15 V para 5 V unipolares reduz significativamente a faixa de amplitude das tensões de entrada e saída. A faixa de amplitude, neste caso, pode ser definida como a diferença entre as tensões de entrada (saída) máxima e mínima possíveis. O uso de amplificadores projetados para fonte de alimentação bipolar, talvez com uma alimentação unipolar, mas, em primeiro lugar, com uma baixa diferença de potencial entre os terminais de potência, nem todos os tipos de tais amplificadores operacionais têm características aceitáveis ​​​​(por exemplo, ganho) e, em segundo lugar, a faixa de amplitude de sua saída as tensões são relativamente pequenas devido às tensões de saturação bastante altas dos transistores do estágio de saída. A oscilação da tensão de saída dos amplificadores convencionais para uso geral não atinge os potenciais superior e inferior da fonte de alimentação em 1...2 V na carga nominal. Quando tal amplificador é alimentado por uma fonte unipolar com uma tensão de 5 V, a faixa de amplitude da saída será de 1...3 V. Isso significa uma diminuição séria na relação sinal-ruído e uma diminuição na resolução do circuito.

Atualmente, para operação em fontes de alimentação de baixa tensão, inclusive unipolares, foi desenvolvido grande número modelos de amplificador operacional com oscilação de saída total (“Rail-to-Rail”). A tensão de saída de tais amplificadores quando operando em modo inativo pode variar praticamente desde o potencial do pólo negativo da fonte de alimentação até o potencial do pólo positivo.

O projeto do circuito dos estágios de saída dos amplificadores com oscilação total de saída e dos amplificadores operacionais convencionais é diferente. O estágio de saída dos amplificadores operacionais convencionais é construído de acordo com um circuito com coletor comum usando transistores complementares (Fig. 10, a).

Ao usar essa solução de circuito queda mínima A tensão no transistor de saída não pode ser reduzida fundamentalmente. Como segue do diagrama da Fig. 10, a, a fonte de corrente I deve fornecer a corrente de coletor do transistor do estágio de amplificação de tensão VT3 e a corrente de base do transistor de saída VT1. Para a operação normal do circuito da fonte de corrente, é necessária uma queda de tensão no VT1 de pelo menos 1 V. O restante da queda de tensão total recai sobre o transistor de saída. É possível reduzir a queda mínima nos transistores do estágio de saída conectando os transistores no estágio de saída de acordo com um circuito com emissor comum (Fig. 10, b). O estágio de saída, por exemplo, o amplificador operacional AD823 da Analog Devices, é construído usando este circuito.

Na Fig. A Figura 11 mostra gráficos da dependência da tensão de saturação V SAT dos transistores de saída deste amplificador na corrente de carga I L para as tensões de saída máxima (V S –V OH) e mínima (V OL). É óbvio que quando o amplificador está inativo, a tensão máxima de saída quase atinge a tensão de alimentação, e a mínima difere pouco de zero. Mais melhores características em modo inativo, são fornecidos por amplificadores cujo estágio de saída é construído em transistores MOS complementares (Fig. 10, c).
Resistência completamente canal aberto Os transistores MOSFET superior e inferior do estágio de saída do amplificador operacional tipo TLC2272 da Texas InstRuments são, respectivamente, de 500 e 200 Ohms quando o amplificador é alimentado por uma fonte unipolar de 5 V.

Se a carga R L estiver conectada entre a saída do amplificador operacional e o ponto comum do circuito, como mostrado na Fig. 4, então, em tensões de saída baixas, a corrente de saída também é pequena e a tensão no transistor inferior aberto do amplificador é muito próxima de zero (frações de milivolts). Se a corrente de carga for grande e a carga estiver conectada por outro terminal ao positivo da fonte de alimentação ou a um ponto zero artificial, a tensão no transistor de saída totalmente aberto pode atingir valores grandes (mais de 1 V). Algumas aplicações requerem não apenas a saída de oscilação total do amplificador operacional, mas também a tensão de modo comum de entrada permitida de oscilação total (Rail-to-Rail) VSF (entrada de oscilação total). Isto é necessário, por exemplo, em um circuito repetidor não inversor que combina um sensor de sinal com conversor analógico para digital. Para algumas aplicações, é necessário que a faixa dos sinais de entrada esteja 0,2 ... 0,3 V abaixo do potencial do barramento comum. Isso é necessário ao alimentar um amplificador inversor monopolar, onde uma tensão negativa deve ser fornecida à entrada (Fig. .3), por exemplo, em um circuito fotômetro (Fig. 4), onde a polaridade da tensão na entrada inversora do amplificador operacional é ligeiramente menor do que na entrada não inversora. Amplificadores com entrada full swing são visivelmente mais complexos no projeto do circuito do que os convencionais. Eles não têm outras vantagens além da capacidade de trabalhar com uma ampla gama de sinais de entrada de modo comum. Portanto, eles só devem ser usados ​​quando for realmente necessária uma oscilação total de entrada.

Na Fig. 12, e o diagrama do estágio de entrada diferencial de um amplificador operacional convencional é mostrado. Consiste em duas estruturas coordenadas. Para que o sinal de entrada alcance o potencial do barramento comum, são utilizados transistores pnp.
Esta construção permite que o potencial do barramento comum seja aplicado à entrada sem interromper a operação do estágio de entrada. No
Em tensões de entrada de modo comum mais baixas, o comportamento do estágio de entrada torna-se imprevisível. A inversão das entradas é frequentemente observada, durante a qual o sinal do feedback muda e o amplificador operacional transita para o modo de disparo
(o chamado “encaixe”). Como a tensão na fonte de corrente VIT no circuito da Fig. 12, mas não deveria ser
menos de 0,4 V (caso contrário, simplesmente não funcionará) e a tensão base-emissor dos transistores V BE no modo ativo
for aproximadamente 0,6 V, o sinal de modo comum de entrada deverá ser pelo menos 1 V menor que a tensão de alimentação.

Na Fig. 12, b mostra uma cascata diferencial baseada em transistores de efeito de campo de canal n com uma junção p-n de controle (transistores JFET). Como a tensão limite da porta da fonte de tais transistores é –2…–3 V, é fácil garantir a operação normal do estágio de entrada do amplificador operacional em pequenas tensões de entrada negativas de modo comum. É exatamente assim que o estágio de entrada do amplificador operacional AD823 é construído com oscilação total de saída. Este amplificador opera normalmente a -1V< V СФ < V S –1 В.

Se for necessária a operação do amplificador operacional com oscilação total da tensão de entrada, um estágio diferencial complementar duplo é usado (Fig. 12, c). A versão bipolar mostrada na Fig. 12, in, é usado em amplificadores operacionais como TLV245x e OP196, uma versão CMOS deste circuito é usada em TLV247x e AD853x. Fica claro no diagrama que ambos os amplificadores diferenciais do estágio de entrada são controlados simultaneamente. Um amplificador diferencial (DA) com transistores pnp opera até um nível máximo de sinal de entrada de 1 V abaixo da tensão de alimentação. Para a operação normal de um amplificador n-p-n, é necessário um sinal de modo comum de pelo menos 1 V. Assim, na zona de 1 V. V S –1 V e V SF<1 В - только один. Это обстоятельство вызывает довольно значительное изменение входных токов и напряжения смещения нуля (до 3 нА и 70 мкВ у TLV245x) при переходе через
limites dessas zonas, o que pode causar distorção do sinal amplificado. Essas distorções podem ser reduzidas conectando um resistor RC em série com a entrada não inversora (Fig. 3), cuja resistência é determinada pela fórmula

Rc = R1R2/R1+R2 (5)

Na mesa A Figura 2 mostra os principais parâmetros (valores típicos) de alguns tipos de amplificadores operacionais projetados para funcionar com fonte de alimentação unipolar.

Circuitos de amplificador operacional de fonte única

Estabilizador de tensão linear
O circuito de um estabilizador de tensão linear baseado em um amplificador operacional com um transistor regulador conectado de acordo com o circuito com OK é mostrado na Fig. 13, a.

O circuito contém um amplificador operacional conectado como um amplificador não inversor com realimentação de tensão negativa, uma fonte de tensão de referência V REF e um transistor regulador npn VT conectado em série com a carga. A tensão de saída V OUT é controlada usando um circuito de realimentação negativa implementado em um divisor resistivo R 1 R 2 . O amplificador operacional desempenha o papel de um amplificador de erro. O erro aqui é a diferença entre a tensão de referência V REF dada pela fonte de tensão de referência (VS) e
tensão de saída do divisor R 1 R 2

ΔV = V REF - V SAÍDA R1/R1+R2. (6)

O amplificador operacional é alimentado por uma tensão positiva unipolar. Ao mesmo tempo, amplificadores operacionais projetados para alimentação bipolar de +15 V podem ser usados ​​em circuitos estabilizadores
com tensão de entrada de até 30 V. A tensão de saída estabilizada é limitada abaixo pela tensão mínima de entrada de modo comum do amplificador operacional e acima pela soma da tensão de saturação do amplificador operacional e do emissor base tensão de saturação do transistor de controle, ou seja, a tensão mínima permitida de entrada-saída do estabilizador quando usado
um amplificador operacional convencional será grande (cerca de 3 V). Na Fig. 13, b mostra um diagrama de um estabilizador com uma tensão de entrada/saída permitida reduzida (o chamado estabilizador LDO). Aqui o transistor regulador é ligado
de acordo com o esquema com OE, portanto pode haver problemas de estabilidade. Tensão mínima de entrada/saída permitida
Este circuito é limitado apenas pela tensão de saturação coletor-emissor do transistor regulador VT.

Retificador de precisão

O circuito de um retificador de precisão de onda completa, notável por sua simplicidade, é mostrado na Fig. 14.

Não contém nenhum diodo. No entanto, neste circuito apenas amplificadores operacionais com tensões de entrada e saída full swing (Rail-to-Rail) podem ser usados. Os amplificadores são sempre alimentados por uma fonte unipolar. Se V IN >0, então o amplificador operacional1 opera como um seguidor não inversor. Neste caso, o amplificador OU2 opera em modo diferencial e V OUT =V IN. Quando V IN<0 усилитель ОУ1 уходит в отрицательное насыщение, напряжение на его выходе становится равным нулю (питание однополярное!). Тогда усилитель ОУ2 переходит в режим инвертирующего повторителя, поэтому V OUT = –V IN . Как следствие, V OUT = |V IN |.

O amplificador operacional 2 sempre opera em modo linear, e o potencial da entrada não inversora do amplificador operacional 1 em V IN<0 становится ниже потенциала отрицательного полюса источника питания. Не все операционные усилители это допускают. Например, сдвоенный ОУ ОР291 как нельзя лучше подходит для этой схемы. Его входы защищены от дифференциального перенапряжения встречно-параллельно включенными диодами, причем в цепи баз входных транзисторов включены резисторы сопротивлением в 5 кОм. Это позволяет усилителю выдерживать при однополярном питании входное синфазное напряжение до –15 В. В этом случае резистор R1 можно не включать. Иное дело - сдвоенный усилитель ОР296. Он не имеет защитных резисторов, и при его применении в этой схеме необходимо включать резистор R1=2 кОм.
O fabricante recomenda para este circuito, com alimentação de 5 volts, uma faixa de sinal de entrada de ±1 V. Devido ao fato do amplificador op-amp1 demorar muito para sair da saturação, a faixa de frequência do circuito gira parece ser bastante estreito - para o amplificador operacional OP291 é 0...2 kHz.

Circuito de medição de corrente

Para medir grandes correntes em uma linha com um potencial relativamente alto, o circuito mostrado na Fig. 15.

A corrente que flui através da carga cria uma tensão V IN no shunt R sh, que aqui é um sensor de corrente. Consideramos o amplificador operacional ideal. Então nenhuma corrente flui através da entrada inversora do amplificador, e como a tensão entre as entradas diferenciais do amplificador é zero, a tensão V IN é aplicada ao resistor esquerdo R. Corrente através do resistor R e do coletor do transistor VT

l c = V IN /R = l L R w /R (7)

Desprezando a corrente de base do transistor, encontramos a tensão de saída do circuito

V SAÍDA = l C R T = l L R T R w /R (8)

É de acordo com este circuito que é feito o medidor de corrente Burr-Brown INA168 (os limites do cristal são mostrados na Fig. 15 por uma linha tracejada). Ele permite tensões de modo comum de entrada de até 60 V e ganho de tensão de derivação de até 100. A corrente consumida pelo chip é de apenas 50 μA. O microcircuito LT1787 para finalidade semelhante é construído simetricamente, pois inclui um amplificador com entradas e saídas diferenciais e uma carga em forma de espelho de corrente. A tensão de modo comum aceitável também é de 60 V. A faixa dinâmica é de -12 bits (72 dB). O chip do medidor de corrente MAX471 possui um resistor shunt no chip classificado para uma corrente de até 3 A, enquanto o MAX4372 não possui tal resistor, mas seu erro de conversão não excede 0,18%.

Conversor digital para analógico
com saída de tensão

Uma combinação de um DAC de saída de corrente, como o AD7541A de 12 bits, e um amplificador operacional full-swing é mostrada na Fig. 16.

Aqui é usada a conexão inversa da matriz resistiva R-2R. O amplificador operacional é conectado como um amplificador não inversor com ganho de 2. O TL431 pode ser usado como fonte de tensão de referência. A tensão de saída do circuito é determinada pela fórmula

V SAÍDA = 2V REF /4096*DI, (9)

onde DI é o código de entrada.

Conclusões

Os amplificadores operacionais projetados para operação bipolar podem operar em circuitos de fonte única, mas suas faixas de entrada e saída podem ser muito estreitas. Amplificadores operacionais projetados para operar com fonte única, por sua vez, também podem operar em circuitos com alimentação bipolar. É necessário apenas que a diferença de potencial entre as fontes positiva e negativa não exceda a tensão de alimentação máxima permitida para deste tipo amplificador Caso seja necessário amplificar sinais AC, então com alimentação unipolar é aconselhável utilizar circuitos de polarização e capacitores de isolamento (Fig. 7).
Se o sinal de entrada DC for bipolar, então circuitos de polarização podem ser usados, mas é mais conveniente
introdução de um ponto zero artificial no circuito. Caso se pretenda operar com sinais de entrada abaixo do potencial do barramento comum com alimentação única, deverão ser tomadas medidas, quando necessário, para proteger as entradas do amplificador.

Georgy Volovich,
[e-mail protegido]

Literatura
1. Mancini R. Técnicas de design de amplificador operacional de fonte única // Relatório de aplicação SLOA030. -Instrumentos do Texas
Incorporado. - outubro de 1999. - 23 p.
2. Volovich G. Estabilidade de estabilizadores de tensão lineares integrais. - Circuitos, 2001. Nº 11.