【经验】可用于I-V转换的精密、高速和对数运算放大器,满足光电采集、高阻抗传感器信号采集和光功率检测的要求
本文将介绍运算放大器的I-V转换应用。首先了解一下运算放大器中的IB和IOS这两个参数在I-V应用中的影响。理想的运算放大器的IB和IOS都是为0,现实的运算放大器在它的输入管脚都会吸收或输出少量的电流,如图1所示。
图1
其中IB是定义的输入偏置电流,IOS是定义的输入失调电流,IOS的量级通常比IB小的多,实际应用中可以只用考虑IB的大小,而IB的大小通常和运算放大器的制造工艺和ESD架构相关:
IB= ( IP+In ) /2
IOS=(IP-In)/2
Bipolar工艺的IB远大于CMOS工艺的IB,依CMOS运算放大器为例,CMOS工艺运算放大器输入Pin内部是接MOSFET的栅极,不消耗任何电流,但运算放大器的同相/反相输入Pin通常存在ESD保护二极管,会有极小的反相电流存在(通常是pA级大小),如图2所示。
图2
反相电流是少数载流子参与电荷移动形成的电流,少数载流子受温度影响严重,通常环境温度每升高10℃,二极管PN结反相电流都会增加1倍。
电流-电压转换器也称为跨阻放大器(TIA),如图3所示。
图3
输入电流IS,Vo=A*IS ,这里A是电路增益,单位是V/A。假定IB=0,也就是理想放大器,则Vo=-R*IS 。IB的存在,实际运算放大器的输出是:Vo=-R*(IS-In)=-R*(IS-IB)
R的值决定了系统的增益,为了实现更高增益通常提高R的阻值,但实际应用中R的提高并不能线性提高系统增益。较小阻值的T型网络可实现高增益的应用,如图4a所示:
图4a
但此电路对运算放大器的Vos有一定的要求,不适合选Vos太大的运算放大器,此时的运算放大器的输出电压:
Vo=-K*R2*IS+Vos*(1+R2/R1)
其中K=1+R/R1+R/R2
R也可看成一个Z(S)阻抗,其中S是复频率,在一些高频应用中,如图4b的等效输入模型,需要考虑运算放大器的同相/反相输入Pin间的电容带来的漏电的影响。当然为减少IB的特殊ESD架构和低输入Pin间电容的运算放大器对系统性能的提升很有帮助。
Vo(s)=-Z(S)*IS(S)
图4b
最常见的I-V转换应用是光电流或光电导检测、高阻抗传感器电流检测等,如实现宽范围电流检测,可在反馈网络中加入低Rdson、低IOFF的模拟开关实现多量程切换,如图5所示:
图5
3PEAK(思瑞浦)的TP24xx系列运算放大器采用CMOS工艺生产、低Vos(<1mV)、严格的IB(<200pA MAX)测试,满足精密光电采集、高阻抗传感器高精度信号采集应用。
模拟开关TPW3125具有高带宽(250MHz)、低Rdson(<5Ω)、低ON/OFF漏电流(<0.1uA MAX), 适合多量程测量应用。
对数放大器也是一种I-V转换器,其传递函数是:
VLOG=VY*Logb(IS/IR)
其中VY是输出比例因子,3PEAK的对数放大器TPA8304是0.2V,IR是输入基准电流,b为基底,通常是10,VLOG是对数放大器输出,IS是输入电流。
三极管的Vbe电压和输入电流有一定的对数关系,对数放大器的实现就是利用了BJT的指数特性,集电极电流ic是按照指数规律与基极-射极间Vbe关系为:
ic=IS*exp(Vbe/VT)
其中VT为电压档量,常温下约为26mV,IS为集电极饱和电流
VBE=VT*ln(iC/IS)
图6中ic=VS1/R,同时考虑到运算放大器的VOS和运算放大器的IB,ic=((VS1-VOS)/R)-IB,其传递函数为:
VO=-VT*ln((VS1-VOS-R*IB)/(R*IS))
图6
单电源5V供电,TPA8304内部提供一个固定的2.0V基准,内部温度补偿电路保证宽温度范围的很好的Log(对数)一致性,内置独立运算放大器,方便满足额外增益的实际应用。快速动态相应特性:
· 10nA到10uA阶跃相应时间0.5us
· 10uA到1nA 阶跃相应时间3us
图7 TPA8304内部框图
TPA8304可实现1nA到10mA电流7dec(DR为动态范围,定义为DR=Logb(Ismax/Ismin)的数据压缩,10nA至1mA范围,0.25dB的动态误差,实现光路系统的光功率监测的EDFA、VOA等应用。
图8 TPA8304 Log特性
I-V转换应用范围广,从光电检测、高阻抗传感器信号采集,到光功率检测等应用,3PEAK均有合适的精密、高速和对数运算放大器产品满足多种应用要求。
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目录- 线性产品 接口产品 隔离器件 数据转换器 线性稳压器与基准 电源监控 驱动器 DCDC 电池管理
型号- TPC112S8,TPM815202,TPM815201,TPP363070Q,TPM815203,TPW3125,TPP206080,TPP206081,TPA5582Q,LMV321TP,TPA1285,TPT1051HV,TPV8368Q,TPC112S1,TPT7730F,TPT7742F,TPA1286,TPA5522,TPC112S8U,TPA5521,TPC112S4,TPL910A,TPP363071Q,TPC6240,LM324A,TPW3111,TPW3115,TPH2865Q,TPL6305-S,TPA5571Q,TPL51201-S,TPV6823,TPA6551N,TPA5512,TPT7731F,TPA5511,TPW3221,TPW3223,TP8485E,TPA183,TPM1525,TPC51701,TPT7740F,TPCMP251,TPCMP252,TPT1057VQ,TPL9308-S,TPS42Q20Q,TPW4425,TPQ80302,TPA5581N,TPA1295,TPA191,TPC5120,TPC5121,TPT7741F,LM2903D,TPT7710F,TPT1462VQ,TPT7722F,TPW3188Q,TPC2192,TPC2190,LM339A,LM2903A,TPM81520,TPL8651Q,TPM23513,TPC114S1,TPA5601,TP1562AL1-S,TPL9305-S,TPH2861Q,LM2904A,TPS42S40Q,TPM2025Q,TPS14P50,TPA2681,TPA2682,TPT3232E,TPL51200,TPM8837C,TPL51206,TPL910Q,TPM0596,TPM27524Q,TPP364092Q,TPC2160,TPC2161,TPA5621,TPM8837E,LMV324TP,TPT7720F,TPP2020,TPT7721F,TPL9053-S,TPM6501Q,TPM2015Q,TPL8033,TPL9208-S,TPL8652Q,LMV358TP,TPL8151,TPL8031,TPL51200-S,TPL8032,TPW4051,TPW4053,TPW4052,TPW4054,TPT1042VQ,TPT1255,TPL9052,TPL9053,TPT1256,LMV324B,TPA2644,TPP362072Q,TPA2641,TPA2642,TPQ50551Q,TPW4157,TPT485E,TP1561AL1,TPM6505Q,TPT485N,TPB4056A,TPB4056B,TPA2671,TPA2674,TPA2672,TPL9032,TP6001,TPP302080,TPA1882Q,TPP302085,TPP302084,TP6004,TPP302083,TPP302082,TP6002,TPP302081,TPM44273,TPB76200,TPT72616,TPT72617,TP17,TPT1044VQ,LMV331X,TPT1330,TPA8001-S,TPT1337,LM2901A-S,TPA1882,TPT1334,TPA1881,TPR6040,TPCMP271,TPCMP272,TPM6505,TPM2025,TPM8803,TPM6501,TP1564AL1-S,TPP363072Q,TP2191,TPTMP75,TPQ50571Q,TPP362071Q,LMV321B,TP5594,TP5592,TP5591,LMV358X,TP27,TPT1029Q,TP1562AL1,TPM2003,LMV358B,TPM2001,TPP362070Q,TPS05P50,LM2903DQ,LM2902A-S,TPA8000,TPT1028Q,TPA8002,TPA8001,TPP366091Q,TPQ5055Q,TPM23513B,TPM27517,TPA8003-S,TPP366090Q,TPM27533,TPP362083,TPP362084,TP1564AL1,TPP362085,TPA1831,TPT481,TPQ5057Q,TPA1832,TPT480,TPV710Q,TPP362080,TPM23514D,TPR434-S,TPP362081,TPT482,TPP362082,TPM27523,TPM27524,TPM27525,TPA1834,TPM27526,TPT488,TPL8032Q,TPT487,TPT486,TP2272,TPL740,TP2271,TPA8023,TPP60506,TPP60508,TPA626,TPAFE0808,TP2274,TPP361082,TPT1462Q,TPP361083,LM393A,TPA1864,TPA1862,TPP361080,TPA620,TPP361081,TPL8035Q,TPV8318,TPT9H111,TPA1861,TPT7730,TPT7731,LM2903A-S,TPL730,TPR70,TP5554,TPC2161M,TP5552,TP5551,TPR433-S,TPA7836B,TPV8308,TPL8034Q,TPT9H221,TPT7740,TPA8003,TPT7741,TPT7742,TPM215202,TPM215201,TP1282,TP1281,TPL720,TPL6305,TPP361064,TPM27201,TPP361065,TP1284,TPP361060,TPT1145Q,TPT1024Q,TPP361061,TPP361062,TPP361063,TPM215203,TPT7710,TPR6040-S,TP2261,TPL710,TPP00032,TPP00031,TP5534,TP1561AL1-S,TP5532,TP2262,TP5531,TPL8151-S,TPR433Q-S,TP2264,TPT7722,TPR50,TPT7720,LM2904A-S,TPT7721,TPM23514S,TPA8101,TPM5350MQ,TPP60308,TPL910A-S,TPL820,TP2112,TPK1032,TPM27224,TPM23514M,TPK1031,TPH2502,TPR434Q-S,TPH2501,TP2111,TPH2504,TPH2503,TPT1022Q,TPM27221,TPH2861,TPP05608,TPR33-S,TPM27217,TPL8031Q,TPM23514V,TPM21520Q,TPW4066,TPA6270,TPL810,TPA6271,TPL930,TP2124,TPT1057Q,TPM8860,TP2122,TPT1021Q,TP2121,TPT1042,TPR31,TPT1043,TPR33,TPA1811,TPT1051VQ,TPA1812,TPM8866,TPL8151Q,TPR35,TPA6581,TPA6582,TPC116S4,TPV708,TPV706,TPL920,TPA2031Q,TPC116S8,TPAFE51736S8,TPW1221,TP1242,TP1241,TPT1044Q,TPT4089,TPT71050,TPQ051007,TPP364090Q,TPC116S1,TPC502200,TPT7481,TPT7482,TPL9052-S,TPL910,TP2582,TP2581,TP2584,TPT1043Q,TPM5350BS,TPT1042V,TPM5350S,TPP364091Q,TPV821,TPT7487,TPT7488,TPM5350M,TP2262-S,TPM5350BM,LM2901A,TPV809,TPCMP761,TPCMP762,TPCMP764,TPV803,TPT1042Q,TPT4181,TPL9218-S,TPB7461,TPB7462,TPB7460,TPV811,TPV812,TPV810,TPQ05100,LM2902A,LMV393X,TPT71044,TPW3157A,TPA6584,TPM27282,TPAFE5162,TPC5180,TPAFE5161,TPAFE5160,TPT10283Q,TPAFE51760,TPP363080,TPP363081,TPT75176B,TPP363082,TPP363083,LM331A,TPT75176H,TPA2296,TPR431,TPA6534,TPR432,TPA5561,TPA5562,TPT75176A,TPA6531,TPA6532,TPT1051H,TPT1051Q,TPT9L484,TPT1145NQ,TPA6531N,TPAFEA008,TPC5121Q,TPC5160,TPC5161,TPT10285Q,TPM16050,LM321A,TPA5572Q,TP07A,TPA2295C,TPL8032-S,TPA6551,TPA6552,TPA6554,TPL5031,TPA5581,TPA5582,TPQ051004,LM358A,TPQ051003,TPQ051006,TPP366092Q,TPQ051005,TPQ051002,TPM21520,TPT4032,TPA5561Q,TPT4031,TPR431-S,TPM2803,TPC5120Q,TPV8348
思瑞浦(3PEAK)运算放大器选型表
思瑞浦(3PEAK)高性能运算放大器,精密运算放大器:失调电压低至5uV,温漂低至0.008uV,支持双电源供电。低噪声运算放大器:噪声系数低至0.1μVpp/Hz,适用于低噪声系统应用。超低功耗运算放大器:功耗低至300nA,轨到轨输出,适用于电池供电产品。超低功耗比较器:功耗低至300nA。负载驱动电流25mA,适用于便携式设备。
产品型号
|
品类
|
Status
|
Rating
|
Package
|
Channel
|
Supply Voltage(Min)
|
Supply Voltage(Max)
|
Iq per channel (Max)(μA)
|
GBW (Typ) (MHz)
|
Slew Rate(Typ)(V/μs)
|
Rail-Rail In
|
Rail-Rail Out
|
Ishort(Typ) (mA)
|
Vos(Max)(mV)
|
Offset Drift(Typ)(μV/°C)
|
Ib(typ)(pA)
|
Vn (Typ) (nV/rtHz)
|
Peak Noise at 0.1 to 10Hz(μVpp)
|
Operating Temperature Range(°C)
|
LM2904A-VR
|
高压运算放大器
|
Production
|
Industrial
|
MSOP-8
|
2
|
3
|
36
|
200
|
0.9
|
0.5
|
No, to V- only
|
Yes
|
30
|
3
|
7
|
60
|
70
|
20
|
-40 to 125
|
选型表 - 思瑞浦 立即选型
TPA6551/TPA6552/TPA6554 5-V, 10-MHz GBWP, Low-Noise Op Amps
型号- TPA655X FAMILY,TPA6551U-S5TR,TPA655XN SERIES,TPA6551-SC5R,TPA6551N-S6TR,TPA6551U,TPA6551-S5TR,TPA6554-TS2R,TPA655X SERIES,TPA6552-SO1R,TPA6554-SO2R,TPA655X,TPA6551,TPA6551N,TPA6552,TPA6551U-SC5R,TPA6552-VS1R,TPA6554
TP2581/ TP2582/ TP2584 36V, 10MHz, 8V/μs Op Amps
型号- TP258X FAMILY,TP258X,TP2582,TP2581,TP2584,TP258X SERIES,TP2581-SR,TP2582-SR,TP2581-TR,TP2582-VR,TP2584-TR,TP2582-TSR,TP2584-SR
TPA2671/TPA2672/TPA2674 36-V, 10-MHz, High PSRR, Op Amps
型号- TPA2671U-S5TR,TPA2672-TS1R,TPA2671U,TPA2672-SO1R,TPA267X SERIES,TPA2671-SC5R,TPA267X,TPA2671U-SC5R,TPA2671-S5TR,TPA2672-VS1R,TPA2671,TPA2674-SO2R,TPA2674,TPA2672,TPA2674-TS2R
TP2411/TP2412/TP2414 Low Cost, Low Noise CMOS RRIO Op Amps
型号- TP241X,TP2411-TR,TP2412-SR,TP2412-TR,TP2414,TP2412-VR,TP2412,TP2411 SERIES,TP2414-TR,TP2411,TP2412-TSR,TP2414-SR
TP1561AL1/TP1562AL1/TP1564AL1-S 6-MHz, 600-μA, RRIO, Op Amps
型号- TP1561AL1-S5TR-S,TP1564AL1-S,TP1562AL1-SO1R-S,TP156XAL1 SERIES,TP1564AL1-SO2R-S,TP156XAL1 FAMILY,TP1561AL1,TP1562AL1,TP1562AL1-VS1R-S
【选型】国产高速运算放大器TPH2501-CR用于电子烟,转换速率高达180V/μs
电子烟电路部分包括MCU、电源管理、锂电池、气压传感器、雾化器、运算放大器、功率放大管、显示模块等。其中运算放大器功能是将微弱的小信号放大为大信号给到MCU处理,本文给大家介绍一款国产的运放,它就是3PEAK的TPH2501-CR。
器件选型 发布时间 : 2022-12-22
TP5531 / TP5532 / TP5534 1.8V, 42μA, RRIO, Zero Drift Op-amps
型号- TP5531-TR,TP5532-SR,TP5531U-CR,TP5531U,TP5534,TP5532,TP5531,TP5532-FR,TP553X SERIES,TP5531U-TR,TP553X,TP5534-TR,TP5534-SR,TP5532-VR
TP2261/ TP2262/ TP2264 36V, 3.5MHz, 15V/μs Op Amps
型号- TP2261,TP226X,TP2262,TP2262-FR,TP2264,TP2262-TSR,TP2261-TR,TP2262-F2R,TP2262-SR,TP2261-SR,TP226X SERIES,TP2264-TR,TP226X FAMILY,TP2262-VR,TP2264-SR
思瑞浦推出高PSRR、高带宽、高压运算放大器TPA267x,抑制比达80dB@100kHz
思瑞浦3PEAK正式发布高PSRR、高带宽、高压运算放大器TPA267x系列,产品带宽10MHz,压摆率达到15V/μs,产品在100kHz电源干扰下抑制比达到了80dB,降低了客户在电源上的设计成本,广泛适用于工业自动化、光伏储能、电机驱动器和音频设备等领域。
产品 发布时间 : 2024-06-11
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使用FloTHERM和Smart CFD软件,提供前期热仿真模拟、结构设计调整建议、中期样品测试和后期生产供应的一站式服务,热仿真技术团队专业指导。
实验室地址: 深圳 提交需求>
针对电子系统中的详细传热和流体流动模拟进行优化,可准确分析复杂的两相冷却组件(如热管/均热板),量化利用率,并警告是否干涸。
实验室地址: 深圳 提交需求>
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