Операционные усилители Rail to Rail от STMicroelectronics Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Операционные усилители

Rail to Rail от STMicroelectronics

STMicroelectronics, являясь одним из лидеров в производстве аналоговых полупроводниковых компонентов, делает основной прицел в этой области на операционные усилители. Компания предлагает широкий спектр ОУ, включая полностью законченное семейство, называемое Rail to Rail. Разнообразие выпускаемых ОУ позволяет удовлетворить спрос в области различных разработок как индустриальной, так и бытовой техники, а также портативного микродизайна, как то, карманных MD-плейеров или мобильных телефонов.

Андрей Русак

[email protected]

Сегодня популярность Rail to Rail ОУ быстро растет, что обусловлено требованиями промышленности, вызванными ее стремлением в область низковольтных применений. Основные потребители в этом сегменте рынка — производители портативных устройств, питающихся от миниатюрных батарей или аккумуляторов. Причиной работы на низких напряжениях является все большее увеличение скоростей обработки сигналов и, как результат, необходимость снижения потребляемой мощности. (Вспомните, что увеличение скорости передачи цифровых данных требует большего энергопотребления.)

Почему именно Rail to Rail?

Так как во многих областях применения ОУ наблюдается тенденция снижения напряжения питания (3 В и ниже), стандартные операционные усилители уже не могут выдавать широкий размах выходного сигнала без искажения его динамических характеристик.

Полный выходной сигнал — от отрицательного уровня питания к положительному (from negative Rail to positive Rail) достигается с применением ОУ с «Rail to Rail» архитектурой (отсюда и название «Rail to Rail») которые могут быть рассмотрены как следующий шаг после однополярных ОУ.

На рис. 1-3 представлены графики, поясняющие отличие разных видов операционных усилителей.

Как выбрать Rail to Rail ОУ?

Как выбрать необходимую микросхему из целого семейства приборов? Опыт STMicroelectronics в области аналоговых разработок показывает, что ключевыми параметрами здесь являются GBP (Gain-Bandwidth Product — граничная частота) и Icc (ток потребления) (рис. 4).

Несколько примеров применения Rail to Rail

Видеоусилители: TSH70I1I2I3I4I5

Семейство TSH7x с быстродействующей обратной связью предлагает ОУ с GPB индексом равным 70 МГц, скоростью нарастания 130 В/мкс и квази-Rail to Rail выходом. Широкий диапазон напряжения питания от 3 до 12 В делает этот прибор простым в применении во многих разработках. Основное назначение микросхемы — работа в диапазоне частот видеосигнала. Прибор выдает на выходе 2 Vpp на 150-Омную нагрузку даже при напряжения питания 3,3 В.

Семейство также включает в себя версию TSH71/3/5 c функцией Standby. В режиме Standby выход прибора переключается в высокий импеданс, что, с одной сто-

Рис. 1. Семейство ОУ Rail to Rail

Рис. 2. Однополярное питание TS321, LM324-LM2902, LM358-LM2904, TS27x-TS27Lx-TS27Mx

Рис. З. Стандартные ОУ JFET ОУ типа TL06x—TL07x—TL08x, большинство биполярных ОУ

роны, позволяет снизить потери тока на 75-Омной нагрузке, и, что более важно, эта функция позволяет соединять параллельно выходы нескольких подобных источников видеосигнала. Последнее позволяет неограниченно комбинировать приборы друг с другом, и осуществлять их взаимное матрицирование.

Важным для высокопроизводительных разработок является высокая линейность прибора (дифференциальное усиление/фаза) и отношение сигнал/шум.

Малое число гармоник и интермодуляционных искажений, равно как и малая групповая задержка, позволяет применять прибор для большого числа устройств с широкой полосой частот.

Областями применения микросхем семейства TSH7x являются обработка видеосигнала, привязка уровня, усиление, эквалайзинг, кабельное буферирование.

«Долг» перед 3-вольтовыми системами —

TS921/2/4/5

TS92x — одинарный, сдвоенный и счетверенный ОУ — изготавливается по продвинутой биполярной технологии. Этот прибор разработан так, чтобы гарантировать особую линейность и низкое входное напряжение смещения, равно как и обеспечение выходного тока 80 мА при напряжении 2,7 В.

Благодаря большому запасу по фазе и высокому коэффициенту усиления TS92x Rail to Rail ОУ остается в стабильном состоянии даже при работе на высокую емкостную нагрузку на выходе. С 4 МГц GPB индексом, микро-вольтным входным напряжением смещения и низким напряжением шума на входе прибор может использоваться там, где требуется высокое усиление и точность.

В дополнение отметим, что TS925 имеет режим Standby и встроенную фантомную землю (Vcc/2) для простого и компактного дизайна.

Низкий уровень шумов, малый THD и высокий выходной ток делают семейство TS92x абсолютным кандидатом для аудиоразработок. TS92x может напрямую работать на 32-Омный наушник головного телефона даже при низком напряжении питания батареи.

Разработанный изначально для применения в мобильной телефонии, прибор становится все более популярным в мире портативных аудиоустройств.

GBP

100 MHz

10 MHz

1 MHz

100 kHz

10 kHz

70 MHz

12 MHz

4 MHz _ 1^.6 MHz

560 kHz

TS97xft\

Малошумящие

TSH7x Быстрые ОУ

3 MHz

„ TS9:

С высоким выходным таком

TS187x

T.HVSiipply

TS185x|?\

1.8V Supply

. TS93x Микромощные

TS46x

LM324/LM358 Низковольтные

S95X

С широким диапазоном питания

cImos

Т59ІХ

1&\TS94x

Сверхмикромощные

Icc

Рис. 4

1.2 цА

1 цА

ЮцА

20 рА

120цА ЖЮцА 900 цА 2 шА

ЮОцА 1 тА

8 тА

10 тА

Основные характеристики прибора: выходной ток — 80 мА; драйвер головных телефонов; драйвер линии (модем); драйвер катушки индуктивности для сенсоров;

4 МГц СРВ индекс: распределение ИБ-сиг-налов;

управление усилителем мощности в мобильных телефонах;

малый шум (9 нВ/уГц) и искажения (портативные аудиоустройства, активные фильтры, измерительная техника);

Ую < 1 мВ (измерительная техника, сенсорика).

Заключение

Ускоряющийся рост отечественного производства требует конкурентоспособных изделий с малой ценой, короткими сроками поставки и малыми габаритами. ОУ 8ТМісгоеіес1:гопіс8 обладают всеми этими достоинствами. Задача конструктора — правильно выбрать необходимый тип операционного усилителя. Задача дистрибьюторов вТ — поставить товар в срок. Сроки поставки основных ОУ 8ТМісгоеіейгопіс8 составляет 6 недель.

Vcc

Рис. б. Усилитель головных телефонов

Кросс-таблица аналогов ОУ типа Rail

Analog Devices

AD820 TS921 •

AD822 TS922 V

AD824 TS924 V

AD8519 TS970 •

AD8531 TS921 •

AD8532 TS922 •

AD8534 TS924 •

AD8541 TS1851 •

AD8542 TS1852 •

AD8544 TS1854 •

AD8594 TS925 •

0Р113 TS951 V

0Р181 TS941 •

ОР183 TS951 •

ОР186 TS941 V

ОР193 TS931 •

ОР196 TS931 •

ОР213 TS952 •

ОР250 TS922 •

ОР279 TS922 V

ОР281 TS942 V

ОР283 TS952 •

ОР284 TS922 V

ОР291 TS912 •

ОР292 TS922 V

ОР293 TS932 •

ОР295 TS1852 V

ОР296 TS932 •

ОР413 TS954 •

ОР450 TS922 •

ОР481 TS944 •

ОР484 TS924 V

ОР491 TS914 •

ОР492 TS924 V

ОР493 TS934 •

ОР495 TS934 V

ОР496 TS934 •

Linear Technology

LT1366 TS912 V

LT1367 TS914 V

LT1495 TS942 V

LT1496 TS944 V

LT1632 TSH72 V

LT1633 TSH74 V

Rail различных производителей

Maxim

MAX406 TS941 V

MAX407 TS942 V

MAX418 TS944 V

MAX473 TS971 V

MAX474 TS972 V

MAX475 TS974 V

MAX492 TS1852 V

MAX494 TS1854 V

MAX495 TS1851 V

MAX4040 TS931 V

MAX4041 TS931 V

MAX4042 TS932 V

MAX4044 TS934 V

MAX4122 TS951 V

MAX4126 TS922 V

MAX4129 TS942 V

MAX4162 TS931 V

MAX4163 TS932 V

MAX4164 TS934 V

MAX4165 TS951 V

MAX4167 TS922 V

MAX4169 TS924 V

MAX4240 TS931 V

MAX4242 TS932 V

MAX4244 TS934 V

MAX4250 TS1871 V

MAX4252 TS1872 V

MAX4254 TS1874 V

Toshiba

TA75S51F TS931 •

TA75S51FU TS932 V

TC75W51F TS951 •

TC75W51 FU TS922 V

TC75W54FU TS922 V

TC75W57FU TS922 V

Motorola

MC33201 TS921 V

MC33202 TS922 V

MC33204 TS924 V

MC33207 TS925 •

Тема номера

Texas Instruments

TLC2201 TS921 V

TLC2202 TS922 V

TLC2252 TS932 V

TLC2254 TS934 V

TLC2262 TS912 V

TLC2264 TS914 V

TLC2272 TS922 V

TLC2274 TS934 V

TLV2211 TS931 V

TLV2231 TS951 V

TLV2252 TS932 V

TLV2254 TS934 V

TLV2262 TS1852 V

TLV2264 TS1854 V

TLV2422 TS932 V

TLV2432 TS1852 V

TLV2442 TS912 V

TLV2451 TS931 V

TLV2452 TS932 V

TLV2454 TS934 V

TLV2461 TS921 V

TLV2462 TS924 V

TLV2464 TS924 V

TLV2711 TS931 •

TLV2721 TS1851 •

TLV2731 TS951 •

TLV2772 TS972 V

TLV2774 TS974 V

Burr-Brown

OPA2237 TS922 V

OPA4237 TS924 V

OPA241 TS931 V

OPA2241 TS932 V

OPA4241 TS934 V

National Semiconductor

LMC272 TS462 •

LMC660 TS914 V

LMC662 TS912 V

LMC6041 TS931 V

LMC6042 TS932 V

LMC6044 TS934 V

LMC6032 TS912 V

LMC6034 TS914 V

LMC6035 TS912 V

LMC6036 TS914 V

LMC6082 TS912A •

LMC6084 TS914A •

LMC6442 TS942 V

LMC6462 TS932 V

LMC6434 TS934 V

LMC6482 TS912 V

LMC6484 TS914 V

LMC6492 TS912 V

LMC6494 TS914 V

LMC6582 TS1872 V

LMC6584 TS1874 V

LMC7101 TS951 •

LMC7111 TS931 •

LM7301 TS951 V

LMV321 TS951 V

LMV358 TS952 V

LMV324 TS954 V

LMV821 TS1871 •

LMV822 TS1872 •

LMV824 TS1874 •

LPV321 TS931 V

LPV358 TS932 V

LPV324 TS934 V

NJRC

NJM2100

NJM2106

NJM2107

TS462

TS951

TS461

V Приборы, совместимые вывод к выводу с одинаковыми функциями.

• Похожие приборы.

Замечание. При подборе аналога проверяйте соответствие параметров Vcc, -Ice, -GBP, -Vio.

Операционные усилители — руководство по выбору

Примечание Число ОУ: Б-одинарный, Э-сдвоенный, Т-строенный, О-счетверенный. ‘Планируется выпуск.