探索MC33171/72/74、NCV33172/74系列運(yùn)算放大器的卓越性能

在電子工程領(lǐng)域，運(yùn)算放大器作為基礎(chǔ)且關(guān)鍵的器件，廣泛應(yīng)用于各類電路設(shè)計(jì)中。今天我們要深入探討的是ON Semiconductor推出的MC33171/72/74、NCV33172/74系列運(yùn)算放大器，它憑借獨(dú)特的設(shè)計(jì)和出色的性能，在眾多同類產(chǎn)品中脫穎而出。

文件下載：onsemi NCV33172和NCV33174運(yùn)算放大器.pdf

產(chǎn)品概述

MC33171/72/74、NCV33172/74系列采用了優(yōu)質(zhì)的雙極制造工藝與創(chuàng)新的設(shè)計(jì)理念。該系列放大器每個(gè)放大器的工作電流僅為180μA，卻能提供1.8MHz的增益帶寬積和2.1V/μs的壓擺率，且無(wú)需使用JFET器件技術(shù)。它既可以采用雙電源供電，也特別適合單電源工作，因?yàn)槠涔材］斎腚妷悍秶仉娢唬?V_{EE}$）。此外，該系列采用達(dá)林頓輸入級(jí)，具有高輸入電阻、低輸入失調(diào)電壓和高增益的特點(diǎn)；全NPN輸出級(jí)則無(wú)死區(qū)交越失真，輸出電壓擺幅大，具備高電容驅(qū)動(dòng)能力、出色的相位和增益裕度、低開(kāi)環(huán)高頻輸出阻抗以及對(duì)稱的源/灌交流頻率響應(yīng)。

原理圖

產(chǎn)品特性

電氣特性

• 低電源電流：每個(gè)放大器僅需180μA的電源電流，非常適合低功耗應(yīng)用。
• 寬電源工作范圍：支持3.0V至44V的單電源供電，或±1.5V至±22V的雙電源供電，為不同的電路設(shè)計(jì)提供了靈活性。
• 寬輸入共模范圍：輸入共模電壓范圍包含地電位，可實(shí)現(xiàn)低至3.0V的單電源工作。
• 高帶寬和壓擺率：擁有1.8MHz的帶寬和2.1V/μs的壓擺率，能夠滿足高速信號(hào)處理的需求。
• 低輸入失調(diào)電壓：典型值為2.0mV，確保了精確的信號(hào)放大。
• 大輸出電壓擺幅：在±15V電源供電時(shí)，輸出電壓擺幅可達(dá) - 14.2V至 + 14.2V。
• 高電容驅(qū)動(dòng)能力：能夠驅(qū)動(dòng)0pF至500pF的電容負(fù)載，適應(yīng)不同的負(fù)載需求。
• 低總諧波失真：總諧波失真僅為0.03%，保證了信號(hào)的高質(zhì)量放大。
• 出色的相位和增益裕度：相位裕度為60°，增益裕度為15dB，確保了電路的穩(wěn)定性。
• 輸出短路保護(hù)：具備輸出短路保護(hù)功能，增強(qiáng)了產(chǎn)品的可靠性。
• ESD保護(hù)：雙運(yùn)放和四運(yùn)放型號(hào)的輸入采用ESD二極管保護(hù)，提高了抗靜電能力。

其他特性

• 汽車級(jí)應(yīng)用：NCV前綴的型號(hào)適用于汽車及其他有特殊場(chǎng)地和控制變更要求的應(yīng)用，且通過(guò)了AEC - Q100認(rèn)證，具備PPAP能力。
• 環(huán)保設(shè)計(jì)：該系列產(chǎn)品無(wú)鉛、無(wú)鹵素/無(wú)溴化阻燃劑，符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)。

產(chǎn)品參數(shù)

最大額定值

直流電氣特性

交流電氣特性

應(yīng)用信息

電路優(yōu)勢(shì)

該系列放大器的帶寬、壓擺率和建立時(shí)間與采用JFET輸入器件的低功耗運(yùn)放產(chǎn)品相似，但由于采用了PNP晶體管差分輸入和全NPN晶體管輸出級(jí)，具有額外的優(yōu)勢(shì)。輸入級(jí)的共模輸入電壓范圍包含$V_{EE}$電位，使得單電源工作低至3.0V成為可能，且輸入電容僅為0.8pF，遠(yuǎn)低于典型JFET的3.0pF，大大增強(qiáng)了給定輸入源電阻下的頻率響應(yīng)，在D - to - A電流到電壓轉(zhuǎn)換應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

輸入電壓范圍

輸入級(jí)允許高達(dá)±44V的差分輸入電壓，但輸入電壓必須在$V{CC}$和$V{EE}$電源電壓之間。在實(shí)際應(yīng)用中，雖然不推薦，但輸入電壓超過(guò)$V{CC}$約3.0V或低于$V{EE}$ 0.3V時(shí)，雖可能導(dǎo)致輸出相位反轉(zhuǎn)，但不會(huì)損壞產(chǎn)品。

輸出級(jí)優(yōu)勢(shì)

全NPN輸出級(jí)相對(duì)于傳統(tǒng)的NPN/PNP晶體管Class AB輸出級(jí)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在±15V電源供電時(shí)，10k負(fù)載電阻的輸出電壓擺幅可在正電源軌（$V{CC}$）和負(fù)電源軌（$V{EE}$）的0.8V范圍內(nèi)，提供28.4Vpp的擺幅，在低電源電壓下更為明顯。

注意事項(xiàng)

• 電源極性：如果集成電路的電源極性接反，或IC在插座中安裝反向，會(huì)出現(xiàn)大的無(wú)限制電流浪涌，可能導(dǎo)致器件損壞。
• 布局設(shè)計(jì)：為了獲得最佳的頻率性能，應(yīng)注意適當(dāng)?shù)囊_布局、元件放置和PCB布局。例如，長(zhǎng)的無(wú)屏蔽輸入或輸出引腳可能導(dǎo)致不必要的輸入/輸出耦合；連接到輸入的電阻應(yīng)緊鄰輸入引腳，以最小化額外的雜散輸入電容；電源引腳附近應(yīng)使用足夠的電容進(jìn)行去耦。
• 輸出短路：每個(gè)放大器的輸出都具有電流限制，可防止直接短路到地，但在這種情況下，要確保器件不超過(guò)最大結(jié)溫額定值。

應(yīng)用電路示例

交流耦合非反相放大器

該電路采用單 + 5.0V電源供電，適用于需要交流信號(hào)放大的應(yīng)用。

直流耦合反相放大器

此電路可實(shí)現(xiàn)直流信號(hào)的反相放大，輸出電壓擺幅最大。

有源高通陷波濾波器

用于濾除特定頻率的信號(hào)，在信號(hào)處理中具有重要應(yīng)用。

訂購(gòu)信息

訂購(gòu)時(shí)，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)第9頁(yè)的封裝尺寸部分中的詳細(xì)訂購(gòu)和運(yùn)輸信息。

器件標(biāo)記信息

關(guān)于器件標(biāo)記的一般信息，請(qǐng)參考數(shù)據(jù)手冊(cè)第10頁(yè)的器件標(biāo)記部分。

總結(jié)

MC33171/72/74、NCV33172/74系列運(yùn)算放大器憑借其出色的電氣特性、寬電源工作范圍、低功耗、高帶寬和壓擺率等優(yōu)勢(shì)，適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如汽車電子、工業(yè)控制、信號(hào)處理等。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇型號(hào)，并注意布局設(shè)計(jì)和電源極性等問(wèn)題，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。你在使用該系列放大器時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題或有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)兀繗g迎在評(píng)論區(qū)分享。