Компанией Texas Instruments разработано огромное количество промышленных усилителей с малым потреблением и низковольтных операционных усилителей с функциями, которые удовлетворяют самым разнообразным требованиям. Данное разделение не является строгим. ОУ может быть одновременно быстродействующим, малошумящим, с выходным напряжением, близким к напряжению питания и т.п. Облегчить процесс выбора позволяет интерактивный ресурс параметрического поиска [1].

Маломощными в настоящей статье определены усилители, ток потребления которых в состоянии покоя не превышает 1 мА. В таблицах 1 и 2 приведены основные параметры этих устройств. В таблице 1 представлены маломощные ОУ производственной линии BURR-BROWN [2]. Компания Burr-Brown (с 2000 года является подразделением TI) зарекомендовала себя как поставщик эталонной аналоговой продукции. Операционные и инструментальные усилители этой линии являются основными составляющими современных измерительных и управляющих систем, предназначенных для детектирования и усиления слабых сигналов.

Таблица 1. Маломощные операционные усилители Texas Instruments из производственной линии Burr-Brown

Таблица 2. Маломощные операционные усилители Texas Instruments

Каждая из групп ОУ обладает следующими отличительными параметрами:

• высокоточные ОУ имеют напряжение смещения менее 500 мкВ;
• малошумящие ОУ характеризуются напряжением шумов не более 20 нВ/ на 1 кГц;
• входной ток смещения ОУ с малым входным током не превышает 100 пА (OPA7xx, OPA6xx);
• полоса пропускания широкополосных ОУ достигает 5 МГц;
• ОУ, ориентированные на работу при пониженном напряжении питания, работоспособны при напряжении ниже 2,7 В;
• микропотребляющие ОУ имеют ток потребления менее 50 мкА на канал;
• ОУ с выходом Rail-to-Rail обеспечивают максимально возможный размах выходного напряжения (в пределах напряжения питания ОУ), что позволяет получить самый широкий динамический диапазон;
• ОУ общего назначения имеют средние показатели по всем группам параметров и применяются в изделиях, где одним из важнейших требований является низкая цена.

Семейство КМОП ОУ OPA363 (с входом выключения) и OPA364 предназначено для использования в устройствах с однополярным и низким напряжением питания. Питание возможно от источника от 1,8 В (±0,9 В) до 5,5 В (±2,25 В). Эти ОУ идеальны для усиления сигналов датчиков в системах с батарейным питанием (рис. 1). Они оптимизированы для работы совместно со среднескоростными АЦП (до 100 кГц). Диапазон рабочих температур этих ОУ от -40°C до 125°C. 

Рис. 1. Функциональная схема включения OPA363

Одной из последних новинок в группе маломощных низковольтных усилителей является семейство OPAy379. Его основные характеристики:

• Низкий уровень шумов: 2,8 мкВ;
• Низкая потребляемая мощность: 5,5 мкА;
• Максимальное значение напряжения смещения нуля: 1,5 мВ;
• Коэффициент ослабления синфазного сигнала: 90 дБ;
• Коэффициент подавления шумов источника питания (макс.): 2 мкВ/В;
• Коэффициент усиления по напряжению при разомкнутой цепи обратной связи: 120 дБ;
• Широкий диапазон напряжения питания: 1,8 В до 5,5 В;
• Малогабаритный корпус.

Новое семейство операционных усилителей обладает впечатляющей пропускной способностью (90 кГц) и низким током смещения (25 пА). Одинарные ОУ OPA379 поставляются в корпусах SC70-5, SOT23-5 и SO-8, сдвоенные OPA2379 - в корпусах SOT23-8 и SO-8, счетверенные OPA4379 - в TSSOP-14. Для всех версий характерен расширенный температурный диапазон: от -40°C до 125°C. ОPAy379 - это прецизионные операционные усилители с низким энергопотреблением, разработанные специально для устройств с батарейным питанием. Они работоспособны при напряжении питания от 1,8 В до 5,5 В и обеспечивают высокую эффективность усиления сигнала и очень низкий уровень шума 80 нВ/ЦГц. Усилители имеют полосу пропускания 90 кГц (единичное усиление) при токе покоя всего 2,9 мкА. Сочетание таких параметров, как точность по постоянному току 1,5 мВ; коэффициент ослабления синфазного сигнала CMRR 100 дБ; напряжение смещения относительно напряжения питания PSRR 2 мкВ/В и коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи AOL 120 дБ, позволяют применять данные усилители для разработки устройств, требующих высокой точности и низкого энергопотребления. К рекомендуемым производителем областям применения относится совместная работа с маломощными микроконтроллерами MSP430 в портативных медицинских приборах, удаленных датчиках, детекторах дыма и беспроводных измерительных устройствах.

На рисунке 2 представлены две типичные схемы применения ОРАу379: в схеме определения разряда батарейного источника (рисунок 2а) и в схеме контроля тока (рисунок 2б). 

Рис. 2. Типичные примеры использования OPA379

В схеме на рисунке 2а напряжение Uсост имеет высокий уровень до тех пор, пока напряжение батарейного источника не ниже 2 В. Для задания порога срабатывания используется маломощный источник порогового напряжения. Схема на рисунке 2б может использоваться в источниках питания для реализации функций ограничения тока и защиты от перегрузки. В ней ОРА379 контролирует ток через шунтовой резистор номиналом 0,1 Ом. NPN-транзистор VТ1 (2N2222 или подобный) используется для генерации равных напряжений на инвертирующем и неинвертирующем входах. Следовательно, падение напряжений на резисторах R1 и Rш эквивалентны, а ток, протекающий через VТ1, прямо пропорционален току через резистор Rш. По мере увеличения тока нагрузки увеличивается ток через VТ1, растет падение напряжения на R2 и, следовательно, снижается выходное напряжение Uвых.

Литература

1. www.amplifier.ti.com/search

2. Староверов К. Операционные и инструментальные усилители из производственной линии BURR-BROWN. Новости электроники, 2006, ╧3.

3. Industrial Solutions Guide. Texas Instruments, lit. num. Slab039, 1Q 2006.-77p.

4. Medical Applications Guide. Texas Instruments, lit. num. Slib108, 2Q 2007.-84p.