微功率精密双运放结合了双极放大器和CMOS放大器的优点

来源：analog 发布时间：2024-02-20

摘要： LTC6078和LTC6079是双极和四极微功率精密运放，结合了传统双极放大器的低偏置和低漂移与CMOS放大器的低偏置电流。

LTC6078和LTC6079是双极和四极微功率精密运放，结合了传统双极放大器的低偏置和低漂移与CMOS放大器的低偏置电流。此外，LTC6078具有低电源电流和低噪声，低电源电压工作，轨到轨输入和输出级。这种功能的组合允许精度性能以前只能通过复合放大器，手动偏移修剪，或校准。

高级运算放大器

传统的双极运算放大器可以设计出优异的温度精度，但双极放大器缺乏CMOS放大器的低偏置电流。在高源阻抗应用中，几纳安的输入偏置电流可以等于毫伏或更多的输入误差，淹没放大器的低电压(OS)。

传统(和一些非传统)CMOS放大器都有自己的优点和缺点。输入偏置电流可以比其双极对应物低得多。但是V(OS)和V(OS)漂移规格通常限制了这些放大器在高精度应用中的实用性，呈现出与双极放大器相反的问题。斩波稳定(也称为零漂移)放大器，通常基于CMOS，采用同步失调抵消方案来抵消放大器的直流缺陷，因此放大器的V(OS)和V(OS)漂移几乎可以忽略不计。然而，零漂移放大器往往比它们的连续时间对应物吸收更多的电流，阻碍了它们在低功率精度应用中的使用。此外，由于自动归零电路时钟谐波，零漂移放大器在更高频率时可能会产生更大的噪声。

LTC6078是一款CMOS运算放大器，具有专有的V(OS)微调电路，可产生25 μ V最大V(OS)和0.7 μ V/°C最大V(OS)漂移，在所有可比的双极和CMOS运算放大器中最低。LTC6078在整个温度范围内的最大输入偏置电流为50pA，是所有精密或高阻抗仪器应用的理想选择。低54µA的供电电流和2.7V的最小供电电压使LTC6078成为功率敏感或密封电路的绝佳选择。具有无源高阻抗传感器的LTC6078双运放电路可以在两节碱性AA电池上运行超过1.5年。

精密电流检测和控制

LTC6078的轨对轨输入和输出级允许在V(DD)或V(SS)处进行精确输入传感，这对于简单的高侧或低侧电流传感非常有用。图1显示了LTC6078在一个简单、精确的高侧电流传感应用中的应用。25µV的精度转化为优异的电流分辨率，具有非常小的检测电阻，意味着更高的精度，更少的功率损耗。在反馈回路中使用，LTC6078可以用作精密电流源/接收器或电流伺服器。

图1 精密，低电源电压电流检测放大器。LTC6078伺服n沟道MOSFET漏极电流，使R1上的电压与感测电阻上的电压相同。LTC6078的精度使得一个小的检测电阻可以在不牺牲直流精度的情况下使用更少的功耗。

图2显示了LTC6078平衡两个并联LT1763低差(LDO)稳压器上的负载。当并联两个稳压器时，一个常见的做法是简单地将两个输出连接在一起。然而，内部电压偏置导致一个稳压器处理大部分(或全部)负载电流。在汇源调节器的情况下，一个可能会将大量电流输入到另一个调节器中!

图2 LTC6078用作电流负载平衡伺服放大器。由于LTC6078的精度，短长度的铜线或PCB走线可以用作镇流器电阻。LTC6078的V(DD)可以接V(IN)或V(OUT)，只要满足最小2.7V的供电电压要求。

当输出电流的贡献在稳压器之间平衡时，负载共享电路工作得最好。LTC6078比较两个ldo和伺服器的电压输出，以平衡第二个ldo的反馈引脚。LTC6078的高精度意味着分立镇流器电阻是不必要的-短段导线或PCB走线足以提供镇流器电阻。LTC6078的电阻(1)为25毫欧，无论负载输出的绝对电流如何，LTC6078都可以将ldo的电流分担平衡到1mA以内。反馈网络不会显著降低调节器的负载暂态性能，并且图2可以扩展到包括尽可能多的并联调节器。

关闭功能

对于极低功耗的应用，如密封电池供电的传感器，10引脚版本的LTC6078在微小的DFN封装中提供两个关闭引脚(每个放大器一个)。当处于关闭模式时，每个放大器的低54µA电流消耗减少到最大1µA(在整个温度范围内)。快速的50µs导通和2µs关断时间确保在过渡期间耗散最小的功率。

在需要监控多个输入且只有一个数字转换器可用的应用中，两个放大器的独立关断功能允许任意数量的LTC6078输出复用在一起。LTC6078在关机模式下的高阻抗输出不加载有源LTC6078的输出。只要两个放大器不是同时有源，就不需要外部多路复用组件。

布局的考虑

在高源阻抗应用中，如pH探头，光电二极管，应变片等，LTC6078的低输入偏置电流(最大过温50pA)需要干净的电路板布局，以尽量减少高阻抗信号节点的额外泄漏电流。在5V电源走线和输入走线之间，仅100G欧姆的PC板电阻就会增加50pA的漏电流，这通常大于LTC6078的输入偏置电流。相比之下，一点未洗的焊剂可以增加1G欧姆-10G欧姆电阻。在关键应用中，或者如果怀疑有漏电，在由低阻抗源驱动的高阻抗输入走线周围设置一个保护环，使其与输入电压相等，以防止此类漏电问题。保护环应尽可能延长，以保护高阻抗信号免受任何和所有潜在泄漏路径的影响。图3显示了使用保护环时的推荐布局。