0.9uA, Rail-to-Rail Input/Output Op Amps

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1 1.2 MHz 16V 运算放大器 MCP6H01/2/4 特性 : 输入失调电压 :±0.7 mv ( 典型值 ) 静态电流 :135 µa ( 典型值 ) 共模抑制比 :100 db ( 典型值 ) 电源抑制比 :102 db ( 典型值 ) 轨到轨输出 电源电压范围 : - 单电源工作 :3.5V 至 16V - 双电源工作 :±1.75V 至 ±8V 增益带宽积 :1.2 MHz ( 典型值 ) 压摆率 :0.8V/µs ( 典型值 ) 单位增益稳定 扩展级温度范围 :-40 C 至 +125 C 无相位反转 应用 : 汽车电子设备 工业控制设备 电池供电系统 医疗诊断仪器 设计帮助 : SPICE 宏模型 FilterLab 软件 Microchip 高级器件选型器 (Microchip Advanced Part Selector, MAPS) 模拟演示和评估板 应用笔记 概述 : Microchip 的 MCP6H01/2/4 系列运算放大器 ( 运放 ) 具有 3.5V 至 16V 的宽工作电源电压范围和轨到轨输出工作 该系列运放单位增益稳定, 且增益带宽积为 1.2 MHz( 典型值 ) 器件可工作在高达 16V 的单电源电压下, 且每个运放仅消耗 135 µa ( 典型值 ) 的静态电流 MCP6H01/2/4 系列运放提供单运放 (MCP6H01) 双运放 (MCP6H02) 和四运放 (MCP6H04) 配置 所有器件扩展级温度范围均为 -40 C 至 +125 C 封装类型 NC V IN V IN + V SS NC 1 8 NC V OUTA 1 V IN V IN + V SS MCP6H01 SOIC EP 9 8 MCP6H01 2x3 TDFN NC 7 V DD 6 V OUT 5 NC V DD V OUT NC V OUTA 1 V INA 2 V INA + V SS V INA V INA + V SS MCP6H04 SOIC 和 TSSOP MCP6H02 SOIC EP MCP6H02 2x3 TDFN V DD V OUTB V INB V INB + V DD V OUTB V INB V INB + 典型应用 V 1 R 1 R 2 V DD V REF V OUTA 1 14 V OUTD V INA V INA V IND 12 V IND + V DD 4 11 V SS V INB V INC + MCP6H01 V OUT V INB 6 9 V INC V OUTB 7 8 V OUTC * 包括裸露散热焊盘 (EP), 请参见表 3-1 V 2 R 1 R 2 差分放大器 DS22243C_CN 第 1 页

2 注 : DS22243C_CN 第 2 页

3 1.0 电气特性 1.1 绝对最大额定值 V DD V SS... 17V 输入引脚的电流... ±2 ma 模拟输入 (V IN +, V IN -)... V SS 1.0V 至 V DD + 1.0V 所有其他输入和输出... V SS 0.3V 至 V DD + 0.3V 差分输入电压... V DD V SS 输出短路电流... 连续输出和电源引脚的电流... ±65 ma 存储温度 C 至 +150 C 最大结温 (T J ) C 所有引脚上的 ESD 保护 (HBM:MM) 2kV:200V 注 : 如果器件运行条件超过上述各项绝对最大额定值, 可能对器件造成永久性损坏 上述数值为运行条件的最大值, 我们不建议器件在该范围外运行 如果器件长时间工作在绝对最大额定值条件下, 其可靠性可能受到影响 请参见第 节 输入电压限制 直流电气规范电气规范 : 除非另外说明, 否则 V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, T A = +25 C, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2 和 R L =10k 至 V L ( 见图 1-1) 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件 输入失调输入失调电压 V OS -3.5 ± mv 输入失调电压漂移 V OS / T A ±2.5 µv/ C T A = -40 C 至 +125 C 电源抑制比 PSRR db 输入偏置电流和阻抗输入偏置电流 I B 10 pa I B 600 pa T A =+85 C I B na T A = +125 C 输入失调电流 I OS ±1 pa 共模输入阻抗 Z CM pf 差分输入阻抗 Z DIFF pf 共模共模输入电压范围 V CMR V SS 0.3 V DD 2.3 V 共模抑制比 CMRR db V CM =-0.3V 至 1.2V, V DD =3.5V db V CM =-0.3V 至 2.7V, V DD =5V db V CM =-0.3V 至 12.7V, V DD =15V 开环增益直流开环增益 ( 大信号 ) A OL db 0.2V < V OUT < (V DD -0.2V) DS22243C_CN 第 3 页

4 直流电气规范 ( 续 ) 电气规范 : 除非另外说明, 否则 V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, T A = +25 C, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2 和 R L =10k 至 V L ( 见图 1-1) 参数符号最小值典型值最大值单位条件 输出高电平输出电压 V OH V V DD =3.5V 0.5V 输入过载 V V DD =5V 0.5V 输入过载 V V DD =15V 0.5V 输入过载 低电平输出电压 V OL V V DD =3.5V 0.5 V 输入过载 V V DD =5V 0.5 V 输入过载 V V DD =15V 0.5 V 输入过载 输出短路电流 I SC ±27 ma V DD =3.5V ±45 ma V DD =5V ±50 ma V DD =15V 电源电源电压 V DD V 单电源工作 ±1.75 ±8 V 双电源工作 每个放大器的静态电流 I Q µa I O =0, V DD =3.5V V CM =V DD / µa I O =0, V DD =5V V CM =V DD / µa I O =0, V DD =15V V CM =V DD /4 交流电气规范 电气规范 : 除非另外说明, 否则 T A = +25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接到 V L 和 C L = 60 pf ( 见图 1-1) 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件 交流响应增益带宽积 GBWP 1.2 MHz 相位裕量 PM 57 G = +1V/V 压摆率 SR 0.8 V/µs 噪声输入噪声电压 E ni 12 µvp-p f = 0.1 Hz 至 10 Hz 输入噪声电压密度 e ni 35 nv/ Hz f = 1 khz 30 nv/ Hz f = 10 khz 输入噪声电流密度 i ni 1.9 fa/ Hz f = 1 khz DS22243C_CN 第 4 页

5 温度特性 电气规范 : 除非另外说明, 否则 V DD =+3.5V 至 +16V 和 V SS =GND 参数 符号 最小值 典型值 最大值 单位 条件 温度范围工作温度范围 T A C 注 1 存储温度范围 T A C 封装热阻热阻, 8 引脚 2x3 TDFN JA 41 C/W 热阻, 8 引脚 SOIC JA C/W 热阻, 14 引脚 SOIC JA 95.3 C/W 热阻, 14 引脚 TSSOP JA 100 C/W 注 1: 工作时内部结温 (T J ) 不得超过绝对最大规范值 +150 C 1.2 测试电路 用于直流和交流测试的测试电路如图 1-1 所示 此电路与 V CM 和 V OUT 设置无关 ( 见公式 1-1) 注意, V CM 并不等于电路的共模电压 ((V P +V M )/2), 同时 V OST 包括 V OS 加上输入失调电压随温度 CMRR PSRR 和 A OL 变化的效应 (V OST, 输入失调误差 ) 公式 1-1: G DM = R F R G V CM = V P + V DD 2 2 V OST = V IN V IN+ V OUT = V DD 2 + V P V M + V OST 1 + G DM 其中 : G DM = 差模增益 (V/V) V CM = 运放的共模输入电压 (V) V OST = 运放的总输入失调电压 (mv) V P V M R G 100 k V IN+ MCP6H0X V IN C F 6.8 pf R F 100 k V DD C B2 1µF R R R L C L V OUT G 100 k F 100 k 10 k 60 pf C F 6.8 pf V L C B1 100 nf V DD /2 图 1-1: 流测试电路 用于大多数规范的交流和直 DS22243C_CN 第 5 页

6 注 : DS22243C_CN 第 6 页

7 2.0 典型工作特性曲线 注 : 以下图表来自有限数量样本所作的统计结果, 仅供参考 所列出的性能特性未经测试, 不作任何担保 一些图表列出的数据可能超出规定的工作范围 ( 例如 : 超出规定的电源电压范围 ), 因而不在担保范围内 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD =+3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF 21% Percentage of Occurences 18% 15% 12% 9% 6% 3% 0% 2550 Samples Input Offset Voltage (mv) 图 2-1: 输入失调电压 图 2-4: 输入失调电压 共模输入电压曲线 图 2-2: 输入失调电压漂移 图 2-5: 压曲线 输入失调电压 共模输入电 图 2-3: 压曲线 输入失调电压 共模输入电 图 2-6: 输入失调电压 输出电压曲线 DS22243C_CN 第 7 页

8 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF CMRR, PSRR (db) 120 PSRR+ 110 Representative Part 100 CMRR 90 PSRR k k k M Frequency (Hz) 图 2-7: 输入失调电压 电源电压曲线 图 2-10: CMRR PSRR 频率曲线 1,000 Input Noise Voltage Density (nv/ Hz) k k 100k Frequency (Hz) 图 2-8: 输入噪声电压密度 频率曲线 图 2-11: 线 CMRR PSRR 环境温度曲 Input Noise Voltage Density (nv/ Hz) f = 1 khz V DD = 16V Common Mode Input Voltage (V) 图 2-9: 电压曲线 输入噪声电压密度 共模输入 图 2-12: 境温度曲线 输入偏置电流和失调电流 环 DS22243C_CN 第 8 页

9 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF 图 2-13: 曲线 输入偏置电流 共模输入电压 图 2-16: 开环增益 相位 频率曲线 DC-Open Loop Gain (db) V SS + 0.2V < V OUT < V DD - 0.2V Power Supply Voltage (V) 图 2-14: 静态电流 环境温度曲线 图 2-17: 直流开环增益 电源电压曲线 DC-Open Loop Gain (db) V DD = 15V V DD = 5V V DD = 3.5V Output Voltage Headroom (V) V DD - V OH or V OL - V SS 图 2-15: 静态电流 电源电压曲线 图 2-18: 曲线 直流开环增益 输出电压裕量 DS22243C_CN 第 9 页

10 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF 160 Channel to Channel Separation (db) Input Referred k k k Frequency (Hz) 图 2-19: ( 仅 MCP6H02) 通道间隔离度 频率曲线 图 2-22: 线 输出短路电流 电源电压曲 100 Output Voltage Swing (V P-P ) 10 1 V DD = 15V V DD = 5V V DD = 3.5V k 10k 100k 1M Frequency (Hz) 图 2-20: 境温度曲线 增益带宽积 相位裕量 环 图 2-23: 输出电压摆幅 频率曲线 Output Voltage Headroom (mv) V DD = 15V V DD - V OH V OL - V SS Output Current (ma) 图 2-21: 境温度曲线 增益带宽积 相位裕量 环 图 2-24: 线 输出电压裕量 输出电流曲 DS22243C_CN 第 10 页

11 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF Output Voltage Headroom (mv) V DD = 5V V DD - V OH V OL - V SS Output Current (ma) 图 2-25: 输出电压裕量 输出电流曲线 图 2-28: 输出电压裕量 环境温度曲线 Output Voltage Headroom (mv) V DD = 3.5V V OL - V SS V DD - V OH Output Current (ma) 图 2-26: 输出电压裕量 输出电流曲线 图 2-29: 输出电压裕量 环境温度曲线 图 2-27: 线 输出电压裕量 环境温度曲 图 2-30: 压摆率 环境温度曲线 DS22243C_CN 第 11 页

12 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF 图 2-31: 压摆率 环境温度曲线 图 2-34: 大信号同相脉冲响应 16 Output Voltage (V) V DD = 15V G = -1V/V 2 0 Time (20 祍 /div) 图 2-32: 小信号同相脉冲响应 图 2-35: 大信号反相脉冲响应 Output Voltage (V) V IN V DD = 15V G = +2V/V V OUT Time (0.1 ms/div) 图 2-33: 小信号反相脉冲响应 图 2-36: MCP6H01/2/4 显示无相位反转 DS22243C_CN 第 12 页

13 注 : 除非另外声明, 否则 T A =+25 C, V DD = +3.5V 至 +16V, V SS =GND, V CM =V DD /2-1.4V, V OUT V DD /2, V L =V DD /2, R L =10k 连接至 V L 和 C L =60pF 图 2-37: 闭环输出阻抗 频率曲线 图 2-38: 测量的输入电流 输入电压 ( 低于 V SS ) 曲线 DS22243C_CN 第 13 页

14 注 : DS22243C_CN 第 14 页

15 3.0 引脚说明 表 3-1 列出了引脚说明 表 3-1: 引脚功能表 MCP6H01 MCP6H02 MCP6H04 SOIC 2x3 TDFN SOIC 2x3 TDFN SOIC, 符号说明 TSSOP V OUT, V OUTA 模拟输出 ( 运放 A) V IN, V INA 反相输入 ( 运放 A) V IN +, V INA + 同相输入 ( 运放 A) V DD 电源正极 V INB + 同相输入 ( 运放 B) V INB 反相输入 ( 运放 B) V OUTB 模拟输出 ( 运放 B) 8 V OUTC 模拟输出 ( 运放 C) 9 V INC 反相输入 ( 运放 C) 10 V INC + 同相输入 ( 运放 C) V SS 电源负极 12 V IND + 同相输入 ( 运放 D) 13 V IND 反相输入 ( 运放 D) 14 V OUTD 模拟输出 ( 运放 D) 1, 5, 8 1, 5, 8 NC 无内部连接 9 9 EP 裸露散热焊盘 (EP); 必需连接到 V SS 3.1 模拟输出 模拟输出引脚是低阻抗电压源 3.2 模拟输入 同相和反相输入引脚是高阻抗 CMOS 输入, 偏置电流很小 3.3 电源引脚 电源正极引脚 (V DD ) 的电压比电源负极引脚 (V SS ) 的电压高 3.5V 至 16VV 在正常工作时, 其他引脚的电压则介于 V SS 和 V DD 之间 通常, 该系列器件都在单电源 ( 正极 ) 供电模式下工作 此时,V SS 接地,V DD 接电源 V DD 需要接一个旁路电容 3.4 裸露散热焊盘 (EP) 在裸露散热焊盘 (EP) 和 V SS 引脚之间有内部电气连接, 它们必须连接到印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB) 上的相同电位 DS22243C_CN 第 15 页

16 注 : DS22243C_CN 第 16 页

17 4.0 应用信息 MCP6H01/2/4 系列运放采用 Microchip 先进的 CMOS 工艺制造, 特别适用于低电压 高精密的应用 4.1 输入 相位反转 MCP6H01/2/4 运放可在输入引脚电压超过电源电压时防止相位反转 图 2-36 表明输入电压超过电源电压时没有发生任何相位反转 输入电压限制 为了使这些放大器不受破坏和 / 或错误运行, 电路必须限制输入引脚上的电压 ( 见第 1.1 节 绝对最大额定值 ) 输入引脚的 ESD 保护如图 4-1 所示 采用这种结构可在许多 ( 并不是全部 ) 过电压条件下保护输入晶体管并最大程度地降低输入偏置电流 (I B ) V 1 V 2 图 4-2: D 1 D 2 模拟输入保护 当共模电压 (V CM ) 低于地电平 (V SS ) 时, 有大量的电流从输入引脚流出 ; 请参见图 输入电流限制 V DD MCP6H0X V OUT 为了使这些放大器不受破坏和 / 或错误运行, 电路必须限制输入引脚上的电流 ( 见第 1.1 节 绝对最大额定值 ) V DD 焊盘 图 4-3 所示为保护这些输入的一种方法 电阻 R 1 和 R 2 限制了可能流入或流出输入引脚 ( 以及 ESD 二极管 D 1 和 D 2 ) 的电流 二极管电流将流过 V DD 或 V SS V IN + 焊盘 输入级 焊盘 V IN V DD D 1 D 2 V SS 焊盘 V 1 R 1 V 2 R 2 MCP6H0X V OUT 图 4-1: 简化的模拟输入 ESD 结构 输入 ESD 二极管会在输入电压比 V SS 低于一个二极管的电压时将输入电压钳位 它们同样会在任一电压远高于 V DD 时将输入电压钳位 它们的击穿电压足够高可允许器件正常工作, 但不足以低得能阻碍过电压 ( 电压大于 V DD ) 事件 非常快速的 ESD 事件 ( 符合规范 ) 被限制, 这样就不会发生破坏 在一些应用中, 可能有必要防止过电压施加到运放的输入上 图 4-2 给出了一种保护这些输入的方法 R 1 > R 2 > 图 4-3: 正常工作 R 3 V SS ( 最小期望值 V 1 ) 2mA V SS ( 最小期望值 V 2 ) 2mA 模拟输入保护 MCP6H01/2/4 运放的输入级连接到差分 PMOS 输入级 它工作在低共模输入电压 (V CM ) 下, 包括地电位 采采用这种拓扑结构, 器件工作在 V CM 为 V DD 2.3V 至 V SS 300 mv 的范围内 ( 见图 2-3 至图 2-5) 输入失调电压是在 V CM =V SS 0.3V 和 V DD 2.3V 时测得的, 以确保正常工作 DS22243C_CN 第 17 页

18 对于单位增益缓冲器, 为了保持正常工作, V IN 必需低于 V DD 2.3V 4.2 轨到轨输出 当负载电阻 R L =10k 连接到 V DD /2 和 V DD =15V 时, MCP6H01/2/4 系列运放的输出电压范围为 0.020V( 典型值 ) 和 V( 典型值 ) 更多信息, 请参见图 2-24 至图 容性负载 驱动大容性负载会使电压反馈运放出现稳定性问题 当容性负载增大时, 反馈回路的相位容限会减小, 而且闭环带宽也会减小 这将使频率响应出现增益尖峰, 并在阶跃响应中出现产生过冲和振荡 尽管单位增益缓冲器 (G = +1 V/V) 对容性负载最敏感, 但是所有的增益具有相同的特性 当用这些运放来驱动大容量的容性负载 ( 如, 当 G = +1 时, 容性负载电容 > 100 pf) 时, 在输出端串联一个小电阻 ( 图 4-4 中的 R ISO ) 能使输出负载在高频时呈现阻抗, 从而改善反馈回路的相位容限 ( 稳定性 ) 然而, 其带宽一般比没有容性负载的带宽窄 V IN 图 4-4: 负载稳定 MCP6H0X + R ISO 输出电阻 R ISO 使大容量容性 图 4-5 给出了不同容性负载和增益的 R ISO 推荐值 x 轴为归一化容性负载 (C L /G N ), 其中 G N 是电路的噪声增益 对于同相增益, G N 等于信号增益 而对于反相增益, G N 为 1+ 信号增益 ( 例如, 如果信号增益为 -1 V/V, 则 G N = +2 V/V) 选定了电路的 R ISO 后, 再次查看产生的频率响应峰值和是否产生阶跃响应过冲 修正 R ISO 的值, 直到产生合理的响应 进行基准评估和利用 MCP6H01/2/4 SPICE 的 SPICE 宏模型来仿真将很有帮助 C L V OUT 图 4-5: 4.4 电源旁路 容性负载的 R ISO 建议值 在使用这个系列运放时, 电源引脚 ( 单电源供电时的 V DD ) 上应该接一个本地旁路电容 (0.01 µf 至 0.1 µf), 连接位置距电源引脚 2mm 以内, 以获得良好的高频性能 该引脚还需要一个大电容 (1 µf 或更大 ), 连接位置距电源引脚 100 mm 以内, 用以提供大而缓慢的电流 这个大电容可以和其他模拟元件共用 4.5 未使用的运放 在四运放封装 (MCP6H04) 中, 未使用的运放应该如图 4-6 进行连接 这两个电路将防止输出翻转和出现串扰 电路 A 中, 运放设置到最小噪声增益 电阻分压器可得到处于运放输出电压范围内的任何期望的参考电压 ; 运放对参考电压进行缓冲 电路 B 使用的元件最少, 其工作类似于比较器, 不过它可能需要更多电流 ¼ MCP6H04 (A) V DD R 1 R 2 V DD V REF R 2 V REF = V DD R 1 + R 2 ¼ MCP6H04 (B) V DD 图 4-6: 未使用的运放 DS22243C_CN 第 18 页

19 4.6 印刷电路板表面泄漏电流 对那些必须保证较低输入偏置电流的应用来说, 必须考虑印刷电路板 (Printed Circuit Board, PCB) 表面的泄漏电流 电路板表面泄漏电流是由电路板潮湿 积尘或其他污染引起的 在湿度很低的条件下, 相邻走线之间的典型电阻值为 V 的压差会产生 15 pa 的泄漏电流, 这一电流比 MCP6H01/2/4 系列运放在 +25 C 时的偏置电流 ( 典型值 ±10 pa) 还大 为减小电路板表面泄漏电流, 最简单的方法是在敏感的引脚 ( 或走线 ) 外围设置保护环 保护环的偏置电压与敏感引脚的偏置电压相同 图 4-7 所示为这种布局的一个示例 4.7 应用电路 差分放大器 MCP6H01/2/4 运放可用于电流检测应用 图 4-8 所示的电阻 (R SEN ) 用来将传感器电流 (I SEN ) 转换成电压, 同时差分放大器放大电阻两端的电压并抑制共模噪声 为了获取可接受的共模抑制比 (Common Mode Rejection Ratio,CMRR),R 1 和 R 2 必须很好地匹配 另外, R SEN 应远小于 R 1 和 R 2, 以减小对信号源产生的负载阻抗影响 为保持正常工作, 运放的共模输入电压范围应保持在允许的范围内 参考电压 (V REF ) 由低阻抗基准源提供 在单电源应用中, V REF 通常为 V DD /2. 保护环 V IN V IN + V SS R 1 R 2 V REF V DD R SEN I SEN MCP6H01 V OUT 图 4-7: 示例 反相增益放大时保护环布局 1. 对于同相增益和单位增益缓冲器 : a. 用一根不与 PCB 表面接触的导线将同相引脚 (V IN +) 和输入端相连 b. 将保护环连接到反相输入引脚 (V IN ) 这将使保护环偏置为共模输入电压 2. 对于反相增益和跨阻抗增益放大器 ( 将电流转换为电压的放大器, 如光电检测器 ): a. 将保护环连接到同相输入引脚 (V IN +) 这将使保护环的偏置电压与运放输入引脚的参考电压 ( 例如 V DD /2 或地 ) 相同 b. 用一根不与 PCB 表面接触的导线将同相引脚 (V IN ) 和输入端相连 图 4-8: 流检测 R 1 R 2 R SEN << R 1,R 2 V OUT V 1 V 2 R 2 = V REF R 1 使用差分放大器进行高端电 DS22243C_CN 第 19 页

20 4.7.2 两个运放构成的仪表放大器 MCP6H01/2/4 运放非常适用于电池供电应用中传感器信号的调理 图 4-9 显示的是使用 MCP6H02 构成的双运放仪表放大器, 特别适合增益很高时需要抑制共模噪声的应用 为保持正常工作, 运放的共模输入电压范围应保持在允许的范围内 参考电压 (V REF ) 由低阻抗基准源提供 在单电源应用中, V REF 通常为 V DD / 光电检测放大器 MCP6H01/2/4 运放可方便地将传感器输出的电流信号 ( 例如光电二极管 ) 转换成电压 ( 即跨阻抗放大器 ) 这通过反馈回路中的单个电阻 (R 2 ) 实现, 如图 4-10 所示 可选电容 (C 2 ) 为电路提供稳定 配置成光伏模式的光电二极管两端的电位为零 在此种模式下, 光灵敏度和线性度最佳, 使得此模式特别适合于精密应用 对于这种应用, 关键参数有 : 低偏置电流 共模输入电压范围 ( 包括地电位 ) 和轨到轨输出 R G C 2 V REF R 1 R 2 R 2 R 1 R 2 V 2 V 1 ½ MCP6H02 ½ MCP6H02 V OUT 光 I D1 D 1 V DD MCP6H01 V OUT + R V OUT V 1 V R = V REF R 2 R G V OUT = I D1 *R 2 图 4-9: 两个运放构成的仪表放大器 图 4-10: 光电检测放大器 为获得最佳的 CMRR 性能, 且不限制电阻容差引起的性能问题, 利用 R G 电阻来获得高增益 DS22243C_CN 第 20 页

21 5.0 设计帮助 Microchip 为 MCP6H01/2/4 系列运算放大器提供基本的设计工具 5.1 SPICE 宏模型 Microchip 公司网站 上提供了最新的 MCP6H01/2/4 运算放大器的 SPICE 宏模型 该模型由 Orcad(Cadence) 公司的 PSPICE 编写和测试 对于其他仿真器, 则需要对此宏模型进行转换 宏模型包括运放的广泛电气规范 该模型不仅包括运放的电压 电流和电阻, 同时包括温度和噪声对运放特性的影响 超出运放数据手册中列出的参数范围, 该模型并没有进行验证 因此在这些条件下, 并不能保证运放的特性与实际运放的性能特性相符合 然而, 此模型为初始设计工具 基准测试是任何设计中极为重要的一个环节, 不能用仿真替代 而且, 利用此宏模型得到的仿真结果应通过与数据手册上的技术参数和特性曲线相比较而进行验证 5.2 FilterLab 软件 Microchip 的 FilterLab 软件是一款创新的工具软件, 它简化了模拟有源滤波器 ( 使用运放 ) 的设计 Microchip 网站 上提供了免费的 FilterLab 有源滤波器设计软件, 该软件提供完整的滤波器电路原理图, 并注明了元件值 该工具软件还可以输出 SPICE 格式的滤波器电路, 结合宏模型可以仿真实际的滤波器性能 5.3 Microchip 高级器件选型器 (MAPS) 软件工具 MAPS 是一款能够帮助半导体专业人员有效地识别出满足特定设计需求的 Microchip 器件的软件工具 Microchip 网站 免费提供这款工具 MAPS 是一款针对包括模拟器件 存储器 MCU 和 DSC 等 Microchip 产品组合的综合选型器 使用该工具, 您可以定义一个筛选器, 按参数搜索对特性进行筛选, 并输出一一对应的技术比较报告 同时还提供了各种链接, 用以查找数据手册 进行订购以及申请 Microchip 器件样片等 5.4 模拟演示及评估板 Microchip 提供种类繁多的模拟演示和评估板, 旨在帮助缩短产品上市的时间 关于模拟演示和评估板的完整清单 相应的用户指南以及技术信息, 请访问 Microchip 网站 下面是一些特别有用的评估板 : MCP6XXX 放大器评估板 1 MCP6XXX 放大器评估板 2 MCP6XXX 放大器评估板 3 MCP6XXX 放大器评估板 4 有源滤波器演示板工具包 5/6 引脚 SOT-23 评估板, P/N VSUPEV2 8 引脚 SOIC/MSOP/TSSOP/DIP 评估板, P/N SOIC8EV 5.5 应用笔记 Microchip 网站 提供以下 Microchip 模拟设计笔记和应用笔记, 建议将它们作为补充参考资源 ADN003: Select the Right Operational Amplifier for your Filtering Circuits, DS21821 AN722: 运算放大器结构和直流参数, DS00722A_CN AN723: 运算放大器交流参数和应用, DS00723A_CN AN884: 使用运放驱动容性负载, DS00884A_CN AN990: 模拟传感器的调理电路概述, DS00990A_CN AN1177: Op Amp Precision Design: DC Errors, DS01177 AN1228: Op Amp Precision Design: Random Noise, DS01228 AN1297: Microchip s Op Amp SPICE Macro Models, DS01297 AN1332: Current Sensing Circuit Concepts and Fundamentals, DS01332 下列应用笔记及其他资料列示于设计指南中 : Signal Chain Design Guide, DS21825 DS22243C_CN 第 21 页

22 注 : DS22243C_CN 第 22 页

23 6.0 封装信息 6.1 封装标识信息 8 引脚 SOIC(150 mil)(mcp6h01 和 MCP6H02) 示例 : XXXXXXXX XXXXYYWW NNN MCP6H01E SN^^ e 引脚 2x3 TDFN (MCP6H01 和 MCP6H02) 示例 : XXX YWW NN AAL 引脚 SOIC(150 mil)(mcp6h04) 示例 : XXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXX YYWWNNN MCP6H04 E/SL^^3 e 引脚 TSSOP (MCP6H04) 示例 : XXXXXXXX YYWW NNN 6H04E/ST 图注 : XX...X 客户信息 Y 年份代码 ( 日历年的最后一位数字 ) YY 年份代码 ( 日历年的最后两位数字 ) WW 星期代码 ( 一月一日的星期代码为 01 ) NNN e3 以字母数字排序的追踪代码雾锡 (Matte Tin, Sn) 的 JEDEC 无铅标志 * 表示无铅封装 JEDEC 无铅标志 ( e3 ) 标示于此种封装的外包装上 注 : Microchip 器件编号如果无法在一行内完整标注, 将换行标出, 因此会限制客户指定信息的字符数 DS22243C_CN 第 23 页

24 8 引脚塑封小外形窄体封装 (SN) 3.90 mm 主体 [SOIC] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 24 页

25 8 引脚塑封小外形窄体封装 (SN) 3.90 mm 主体 [SOIC] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 25 页

26 8 引脚塑封小外形窄体封装 (SN) 3.90 mm 主体 [SOIC] 注 : 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 DS22243C_CN 第 26 页

27 8 引脚塑封双列扁平无脚封装 (MN) mm 主体 [TDFN] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 27 页

28 8 引脚塑封双列扁平无脚封装 (MN) mm 主体 [TDFN] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 28 页

29 8 引脚塑封双列扁平无脚封装 (MN) mm 主体 [TDFN] 注 : 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 DS22243C_CN 第 29 页

30 14 引脚塑封小外形窄体封装 (SL) 3.90 mm 主体 [SOIC] 注 : 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 D N E E1 NOTE b e h h α A A2 φ c A1 L L1 β DS22243C_CN 第 30 页

31 14 引脚塑封小外形窄体封装 (SL) 3.90 mm 主体 [SOIC] 注 : 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 DS22243C_CN 第 31 页

32 14 引脚塑封薄缩小外形封装 (ST) 4.4 mm 主体 [TSSOP] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 32 页

33 14 引脚塑封薄缩小外形封装 (ST) 4.4 mm 主体 [TSSOP] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 33 页

34 14 引脚塑封薄缩小外形封装 (ST) 4.4 mm 主体 [TSSOP] 注 : Note: 最新封装图请至 查看 Microchip 封装规范 For the most current package drawings, please see the Microchip Packaging Specification located at DS22243C_CN 第 34 页

35 附录 A: 版本历史 版本 C (2011 年 3 月 ) 进行了以下修改 : 1. 增加了新的器件 MCP6H04 2. 更新了表 3-1, 增加了 MCP6H04 引脚名称和具体信息 版本 B (2010 年 10 月 ) 进行了以下修改 : 1. 更新了第 4.1 节 输入 版本 A (2010 年 3 月 ) 本文档的初始版本 DS22243C_CN 第 35 页

36 注 : DS22243C_CN 第 36 页

37 产品标识体系 欲订货, 或获取价格 交货等信息, 请与我公司生产厂或各销售办事处联系 部件编号 器件 -X 温度范围 /XX 封装 器件 : MCP6H01: 单运放 MCP6H01T: 单运放 ( 卷带式 ) (SOIC 和 2x3 TDFN) MCP6H02: 双运放 MCP6H02T: 双运放 ( 卷带式 ) (SOIC 和 2x3 TDFN) MCP6H04: 四运放 MCP6H04T: 四运放 ( 卷带式 )(SOIC 和 TSSOP) 温度范围 : E = -40 C 至 +125 C 示例 : a) MCP6H01-E/SN: 8LD SOIC 封装 b) MCP6H01T-E/SN: 卷带式, 8LD SOIC 封装 c) MCP6H01T-E/MNY: 卷带式, 8LD 2x3 TDFN 封装 d) MCP6H02-E/SN: 8LD SOIC 封装 e) MCP6H02T-E/SN: 卷带式, 8LD SOIC 封装 f) MCP6H02T-E/MNY: 卷带式, 8LD 2x3 TDFN 封装 g) MCP6H04-E/SL: 14LD SOIC 封装 h) MCP6H04T-E/SL: 卷带式, 14LD SOIC 封装 i) MCP6H04-E/ST: 14LD SOIC 封装 j) MCP6H04T-E/ST: 卷带式, 14LD TSSOP 封装 封装 : MNY * = 塑封双列扁平, 无脚,(2x3 TDFN), 8 引脚 SN = 塑封小外形,(150 mil 主体 ), 8 引脚 SL = 塑封小外形,(150 mil 主体 ), 14 引脚 ST = 塑封薄缩小外形,(150 mil 主体 ), 14 引脚 * Y = 镍钯金制造标识 仅在 TDFN 封装上提供 DS22243C_CN 第 37 页

38 注 : DS22243C_CN 第 38 页

39 请注意以下有关 Microchip 器件代码保护功能的要点 : Microchip 的产品均达到 Microchip 数据手册中所述的技术指标 Microchip 确信 : 在正常使用的情况下, Microchip 系列产品是当今市场上同类产品中最安全的产品之一 目前, 仍存在着恶意 甚至是非法破坏代码保护功能的行为 就我们所知, 所有这些行为都不是以 Microchip 数据手册中规定的操作规范来使用 Microchip 产品的 这样做的人极可能侵犯了知识产权 Microchip 愿与那些注重代码完整性的客户合作 Microchip 或任何其他半导体厂商均无法保证其代码的安全性 代码保护并不意味着我们保证产品是 牢不可破 的 代码保护功能处于持续发展中 Microchip 承诺将不断改进产品的代码保护功能 任何试图破坏 Microchip 代码保护功能的行为均可视为违反了 数字器件千年版权法案 (Digital Millennium Copyright Act) 如果这种行为导致他人在未经授权的情况下, 能访问您的软件或其他受版权保护的成果, 您有权依据该法案提起诉讼, 从而制止这种行为 提供本文档的中文版本仅为了便于理解 请勿忽视文档中包含的英文部分, 因为其中提供了有关 Microchip 产品性能和使用情况的有用信息 Microchip Technology Inc. 及其分公司和相关公司 各级主管与员工及事务代理机构对译文中可能存在的任何差错不承担任何责任 建议参考 Microchip Technology Inc. 的英文原版文档 本出版物中所述的器件应用信息及其他类似内容仅为您提供便利, 它们可能由更新之信息所替代 确保应用符合技术规范, 是您自身应负的责任 Microchip 对这些信息不作任何明示或暗示 书面或口头 法定或其他形式的声明或担保, 包括但不限于针对其使用情况 质量 性能 适销性或特定用途的适用性的声明或担保 Microchip 对因这些信息及使用这些信息而引起的后果不承担任何责任 如果将 Microchip 器件用于生命维持和 / 或生命安全应用, 一切风险由买方自负 买方同意在由此引发任何一切伤害 索赔 诉讼或费用时, 会维护和保障 Microchip 免于承担法律责任, 并加以赔偿 在 Microchip 知识产权保护下, 不得暗中或以其他方式转让任何许可证 商标 Microchip 的名称和徽标组合 Microchip 徽标 dspic KEELOQ KEELOQ 徽标 MPLAB PIC PICmicro PICSTART PIC 32 徽标 rfpic 和 UNI/O 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的注册商标 FilterLab Hampshire HI-TECH C Linear Active Thermistor MXDEV MXLAB SEEVAL 和 The Embedded Control Solutions Company 均为 Microchip Technology Inc. 在美国的注册商标 Analog-for-the-Digital Age Application Maestro CodeGuard dspicdem dspicdem.net dspicworks dsspeak ECAN ECONOMONITOR FanSense HI-TIDE In-Circuit Serial Programming ICSP Mindi MiWi MPASM MPLAB Certified 徽标 MPLIB MPLINK mtouch Omniscient Code Generation PICC PICC-18 PICDEM PICDEM.net PICkit PICtail REAL ICE rflab Select Mode Total Endurance TSHARC UniWinDriver WiperLock 和 ZENA 均为 Microchip Technology Inc. 在美国和其他国家或地区的商标 SQTP 是 Microchip Technology Inc. 在美国的服务标记 在此提及的所有其他商标均为各持有公司所有 2011, Microchip Technology Inc. 版权所有 ISBN: Microchip 位于美国亚利桑那州 Chandler 和 Tempe 与位于俄勒冈州 Gresham 的全球总部 设计和晶圆生产厂及位于美国加利福尼亚州和印度的设计中心均通过了 ISO/TS-16949:2002 认证 公司在 PIC MCU 与 dspic DSC KEELOQ 跳码器件 串行 EEPROM 单片机外设 非易失性存储器和模拟产品方面的质量体系流程均符合 ISO/TS :2002 此外, Microchip 在开发系统的设计和生产方面的质量体系也已通过了 ISO 9001:2000 认证 DS22243C_CN 第 39 页

40 全球销售及服务网点 美洲 亚太地区 亚太地区 欧洲 公司总部 Corporate Office 2355 West Chandler Blvd. Chandler, AZ Tel: Fax: 技术支持 : support 网址 : 亚特兰大 Atlanta Duluth, GA Tel: Fax: 波士顿 Boston Westborough, MA Tel: Fax: 芝加哥 Chicago Itasca, IL Tel: Fax: 克里夫兰 Cleveland Independence, OH Tel: Fax: 达拉斯 Dallas Addison, TX Tel: Fax: 底特律 Detroit Farmington Hills, MI Tel: Fax: 印第安纳波利斯 Indianapolis Noblesville, IN Tel: Fax: 洛杉矶 Los Angeles Mission Viejo, CA Tel: Fax: 圣克拉拉 Santa Clara Santa Clara, CA Tel: Fax: 加拿大多伦多 Toronto Mississauga, Ontario, Canada Tel: Fax: 亚太总部 Asia Pacific Office Suites , 37th Floor Tower 6, The Gateway Harbour City, Kowloon Hong Kong Tel: Fax: 中国 - 北京 Tel: Fax: 中国 - 成都 Tel: Fax: 中国 - 重庆 Tel: Fax: 中国 - 香港特别行政区 Tel: Fax: 中国 - 南京 Tel: Fax: 中国 - 青岛 Tel: Fax: 中国 - 上海 Tel: Fax: 中国 - 沈阳 Tel: Fax: 中国 - 深圳 Tel: Fax: 中国 - 武汉 Tel: Fax: 中国 - 西安 Tel: Fax: 中国 - 厦门 Tel: Fax: 中国 - 珠海 Tel: Fax: 台湾地区 - 高雄 Tel: Fax: 台湾地区 - 台北 Tel: Fax: 台湾地区 - 新竹 Tel: Fax: 澳大利亚 Australia - Sydney Tel: Fax: 印度 India - Bangalore Tel: Fax: 印度 India - New Delhi Tel: Fax: 印度 India - Pune Tel: Fax: 日本 Japan - Yokohama Tel: Fax: 韩国 Korea - Daegu Tel: Fax: 韩国 Korea - Seoul Tel: Fax: 或 马来西亚 Malaysia - Kuala Lumpur Tel: Fax: 马来西亚 Malaysia - Penang Tel: Fax: 菲律宾 Philippines - Manila Tel: Fax: 新加坡 Singapore Tel: Fax: 泰国 Thailand - Bangkok Tel: Fax: 奥地利 Austria - Wels Tel: Fax: 丹麦 Denmark-Copenhagen Tel: Fax: 法国 France - Paris Tel: Fax: 德国 Germany - Munich Tel: Fax: 意大利 Italy - Milan Tel: Fax: 荷兰 Netherlands - Drunen Tel: Fax: 西班牙 Spain - Madrid Tel: Fax: 英国 UK - Wokingham Tel: Fax: /18/11 DS22243C_CN 第 40 页

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