מגברים אופיים להיסחף משפרים את הביצועים וחוסכים בחשמל

הקדמה ה-LTC2054 וה-LTC2055 הם מגברים תפעוליים עם הספק נמוך יחיד וכפול, הזמינים בחבילות SOT-23 (LTC2054), MS8 ו-DD (LTC2055). אלו הם מגברי האפס-סחיפה הנמוכים ביותר הזמינים, וכל אחד מהם מציע את אותם ביצועים גבוהים, כולל זרם הטיית כניסה נמוך (אופייני ל-1pA), היסט נמוך (3µV מקסימום) וסחיפה (30nV/°C מקסימום) עד 125°C בעוד צורך רק 130µA לכל מגבר. מגברים דומים דורשים 0.8mA עד 1mA כדי להשיג את אותם ביצועים. צריכת חשמל נמוכה יותר מאפשרת חיי סוללה ארוכים יותר או מספר רב יותר של פונקציות מגבר עבור כל מערכת. חבילות SOT-23 ו-DD מאפשרות שימוש במגבר בודד או כפול ב-3 מ"מ × 3 מ"מ בלבד. טווח הקלט הרחב במצב משותף משתרע מהספק השלילי ל-0.5V מתחת לאספקה ​​החיובי בעוד שטווח האספקה ​​נע בין 2.7V ל-6V עבור LTC2054 ו-LTC2055 ו-2.7V עד ±5.5V עבור LTC2054HV ו-LTC2055HV, מה שמאפשר את שניהם נמוכים ופעולת מתח אספקה ​​גבוה. ביצועים ותכונות ההספק הנמוך ביותר בכל הטמפרטורות ה-LTC2054 וה-LTC2055 כוללים פיזור הספק נמוך חסר תקדים, מקסימום 150 µA מעל טמפ' לכל מגבר עבור ה-LTC2055 ו-175µA מקסימום מעל הטמפ' עבור ה-LTC2054. זהו הספק נמוך פי חמישה עד שבע פעמים מאשר מגברים דומים, והופך את המגברים הללו למתאימים באופן אידיאלי ליישומים המונעים על סוללות כגון חישה מרחוק. תכנון המערכת מפושט מכיוון שזרם האספקה ​​כמעט קבוע מעל הטמפרטורה (איור 1), בניגוד למגברים אחרים המציינים זרם אספקה ​​נמוך בטמפרטורת החדר אך מאפשרים צריכה גבוהה בהרבה בטמפרטורה קיצונית. זרם ההפעלה נמוך אף הוא, מה שמאפשר שימוש במשאבות טעינה או דיודות זנר לוויסות אספקה. למרות זרם האספקה ​​הנמוך, ה-LTC2054HV ו-LTC2055HV עובדים באותה מידה על אספקת ±5V.     איור 1. זרם אספקה ​​(לכל מגבר) זרם הטיה קלט נמוך LTC2054 ו- LTC2055 מתהדרים בזרם הטיה קלט נמוך להפליא - רק 1pA אופייני. רמה זו של זרם הכניסה מאפשרת שימוש בנגדי ערך גדול וקבלים בעלי ערך קטן מבלי להוסיף באופן משמעותי את קיזוז הכניסה. כאשר נעשה שימוש במעגל אינטגרטור (איור 2), LTC2054 ו- LTC2055 מציגים ביצועים DC אידיאליים כמעט. הקיזוז הנמוך שומר על דיוק הפלט על פני שישה סדרי גודל. זרם הכניסה הנמוך גם ממזער רעשי זרם קלט והעברת השעון.     איור 2. אינטגרטור דיוק עם סחיפה נמוכה טווח כניסות משותף רחב על מנת לנצל את היתרונות הגדולים מההיסט הנמוך שלו, בדרך כלל פחות מ-1µV, ל-LTC2054 ול-LTC2055 יש CMRR גבוה (130dB טיפוסי) על פני כניסת כמעט מסילה למסילה -טווח מצבים. טווח המצב המשותף משתרע מההספק השלילי ועד חצי וולט מתחת לאספקת החיובי. המשמעות היא שגם במתחי אספקה ​​נמוכים עדיין ישנו טווח כניסה שימושי גדול המשתרע מההספק השלילי ועד מעל למתח האספקה ​​האמצעי. בנוסף, טווח המצב המשותף אינו פוחת באופן משמעותי בטמפרטורה קיצונית כפי שקורה ברוב המגברים האחרים. אין פשרות בביצועים בדרך כלל, שיפורים כמו אלה שהוזכרו לעיל דורשים שמעצב המעגלים יוותר על משהו. לא עם המכשירים האלה. ה-LTC2054 וה-LTC2055 עדיין שומרים על הביצועים הגבוהים של קודמיהם. דיוק DC גבוה נשמר עם מפרט היסט מרבי של 3µV מהשורה הראשונה וסחיפה של 30nV/°C. היסט נמוך זה משולב עם CMRR ו-PSRR גבוהים במיוחד, 130dB כל אחד. רווח DC גבוה, טיפוסי של 140dB, מאפשר יישום במעגלי רווח גבוה עם שגיאת רווח שיורית נמוכה. ביצועי הרעש הם שיא לשיא של 1.6 µV יוצאי דופן בפס 0.1 הרץ עד 10 הרץ, והזנת שעון נמוכה מ-0.2 µVRMS, בין היתר בשל זרמי הכניסה הנמוכים. רמת ביצועים זו מוצגת בדרך כלל במגברים הדורשים פי חמישה עד שבע פעמים מהעוצמה של LTC2054 ו- LTC2055. כל זה וגודל קטן, יישומים רבים מדי לא רק דורשים דיוק; הם צריכים את החבילות הקטנות ביותר. על מנת לענות על הדרישה לצפיפות גבוהה יותר, ה-LTC2055 הכפול זמין באריזה של 3 מ"מ × 3 מ"מ DD. זה מאפשר שימוש בשני מגברים דיוק גבוה באותו חלל לוח כמו SOT-23. ה-LTC2054 מוצע בחבילת SOT5 (ThinSOT™) בעלת פרופיל נמוך 23-עופרת. יישומים עם שטח לוח מוגבל אינם צריכים להקריב ביצועים. היכן שהשטח אינו פרימיום כזה, ה-LTC2055 זמין גם בחבילת MS8. אפליקציות Current Sense Applications הדחף של היום לעבר ניידות וחיסכון בחשמל הוביל לעניין בניטור הנוכחי. איור 3 מציג מעגל חישת זרם נמוך. ביישום זה, LTC2054 משמש לחציצה של המתח על פני נגד shunt של אספקה ​​ולהמיר את הפוטנציאל הזה לזרם באמצעות Q1. מכיוון ש-Q1 נמצא בלולאת המגבר, המתח על פני R1 נשמר שווה למתח על פני נגד ה-shunt בטווח של 1µV. הזרם מנותב לאחר מכן דרך R3 דרך Q1 על מנת להזיז את הפלט ברמה.     איור 3. –48V תחושת זרם דיוק צד נמוך LTC2054 שני קובע את רמת התייחסות הפלט ו- R3 מוסיף רווח לאות כך VOUT = VSENSE • R3/R1. הנגד R2 אינו משפיע ישירות על התוצאה, אך משמש להפחתת קיזוזי מתח תלויי טמפרטורה המתרחשים עקב השפעות תרמיות על לוח המעגלים. קיזוזים אלה הם בדרך כלל תוצאה של זוגות תרמיים הנגרמים מצמתים מתכתיים שונים, כגון הובלת נגדים להלחמה והלחמה לעקבות נחושת. קיזוז נוסף עשוי להיגרם על ידי שינוי בערכי הנגד או זרם כניסת המגבר על הטמפרטורה. הוספת רכיב תואם כגון R2 מסייעת לבטל את השינויים הללו על ידי יצירת שגיאות סימטריות בכניסות הדיפרנציאל. דיוק DC נשמר על ידי קיזוז הקלט הנמוך ביותר של המגברים. בנוסף, קיזוז הכניסה הנמוך של מגברים אלה מאפשר שימוש בנגד חוש חשים בעל ערך נמוך, ובכך חוסך את כוח המערכת. במערכות דומות בעלות מתח אספקה ​​של 10V ומטה, ניתן להשתמש בשני חצאים של LTC2055 או LTC2055HV במקום שני LTC2054. יישום פחות ברור למגברים אלה הוא חוש זרם בצד גבוה. איור 4 מציג חוש נמוך, דו-כיווני, דיוק-צדדי בעל זרם גבוה שיכול לפעול על אספקה ​​עד 60V. מעגל זה משתמש ב- LTC1754-5 ודיודת זנר 1N4686 כדי ליצור אספקת מתח נמוכה שהופנתה לצד גבוה עבור ה- LTC2054. כמו במעגל הקודם, מתח החוש משתקף אל R1, ומייצר זרם דרך R3 שהוא פרופורציונלי לזרם בנגד החושים. ה- LTC2054 מספק, עם רווח מדויק וקיזוז נמוך, מתח יציאה הפרופורציונלי לזרם החושים ב- R3.     איור 4. צריכת חשמל נמוכה, דיוק 60V דו צדדי גבוה חוש הנוכחי רמת LT1787HV מעבירה את תפוקת החושים לקרקע, ומספקת יכולת פלט דו -כיוונית. הרווח הראשוני של 125 המסופק על ידי LTC2054 מבטיח שהדיוק יישמר למרות השימוש במעגל העברת רמות פחות מדויק. כמו במעגל החושים הנוכחי בצד הנמוך, קיזוז הכניסה הנמוך של LTC2054 מאפשר שימוש בנגד חוש חשים קטן מבלי לוותר על דיוק, אפילו עם זרמי שאנט נמוכים יחסית. מגבר פוטודיודה איור 5 ממחיש מעגל שמשתמש ב- LTC2054 כמגבר טרנספמפנס. הזרם בפוטודיודה הופך למתח ביציאה. זרם הטיה קלט נמוך וזרם רעש קלט, בשילוב עם קיזוז מתח נמוך, מספקים צג אות מדויק. טווח רגישות קלט מסופק למעגל על ​​ידי הטווח הדינמי הגדול, המאופיין בקיזוז קלט נמוך ורווח DC גבוה של ה- LTC2054. בנוסף, LTC2054HV מאפשר פעולת אספקה ​​של ± 5V, והגדיל עוד יותר את הטווח הדינמי.     איור 5. מגבר פוטודיודה ברוחב פס דיוק אולטרה דינמי רחב רחב 10Hz מסקנה מגברי התפעול LTC2054 ו- LTC2055 נמוכים במיוחד מצריכים צריכת חשמל נמוכה עם מפרטי DC דיוק גבוה. הם דורשים שטח לוח קטן, זמין באריזות טביעות רגל קטנות, כולל SOT-23-5 עבור LTC2054 וחבילת DD 3 מ"מ × 3 מ"מ עבור LTC2055. טווח רחב של כניסת מצב משותף וטווח אספקה ​​רחב המאפשר הפעלה בין 2.7V ל- ± 5V מספקים גמישות.

השאר הודעה 

רשימת הודעות