INFORMACJA O PODZESPO£ACH

80

LMV921/LMV922/LMV924

Miniaturowe, pe³nozakresowe wzmacniacze operacyjne

Producent

National Semiconductor
Zastosowanie

q

Telefony komórkowe i bezprzewodowe

q

Komputery laptop

q

Komputery notatnikowe (PDA)

q

Karty komputerowe w standardzie PCMCIA

q

Urz¹dzenia przenoœne zasilane bateryjnie

q

Monitorowanie baterii i zasilaczy

Podstawowe w³aœciwoœci

q

Typowe napiêcie zasilania

1,8 V

q

Mo¿liwoœæ pracy tak¿e z zasilaniem 2,7 lub 5 V

q

Pobór pr¹du zasilaj¹cego

145

µ

A/ wzmacniacz

q

Iloczyn pasma i wzmocnienia

1 MHz

q

Zakres napiêcia wejœciowego i wyjœciowego bardzo

bliski zakresowi napiêcia na szynach zasilaj¹cych,

ró¿ni¹cy siê o wartoœæ:

przy obci¹¿eniu 600

Ω

100 mV

przy obci¹¿eniu 2 k

Ω

30 mV

q

Maksymalne napiêcie niezrównowa¿enia (LMV921)

6 mV

q

Obudowy

LMV921 _ SOT23-5 oraz superminiaturowa SC70-5

LMV922 _ MSOP-8 i SOIC (8 koñcówek)

LMV924 _ TSSOP-14 i SOIC (14 koñcówek)

Parametry graniczne

q

Tolerancja na wy³adowania elektrostatyczne (ESD tolerance)

model maszynowy (szeregowo 200

Ω

i 100 pF) 100 V

model cia³a ludzkiego (szeregowo 1,5 k

Ω

i 100 pF) 2000 V

q

Dopuszczalne maksymalne napiêcie

ró¿nicowe ±

±

napiêcie zasilaj¹ce

q

Dopuszczalne maksymalne napiêcie zasilaj¹ce (U+ _ U-)

5,5 V

q

Maksymalna temperatura struktury Tj

150oC

q

Temperatura magazynowania

_65

÷

150oC

q

Temperatura monta¿u (czas do 20 s)

235oC

Opis uk³adu

Wzmacniacze LMV921 (pojedynczy), LMV922 (podwójny)

i LMV924 (poczwórny) _ rys.1 _ mog¹ pracowaæ w szerokim za-

kresie napiêcia zasilaj¹cego od +1,8 do 5 V i maj¹ zakresy napiê-

cia wejœciowego i wyjœciowego bardzo bliskie wartoœciom napiêæ

zasilaj¹cych. Dziêki temu u¿ytkownik mo¿e wykorzystywaæ jako ob-

szar roboczy ca³y zakres napiêcia zasilaj¹cego. S¹ to wiêc tzw.

wzmacniacze pe³nozakresowe (rail-to-rail). W³aœciwoœci wzmac-

niaczy s¹ zoptymalizowane dla zasilania 1,8 V, co powoduje, ¿e do-

skonale nadaj¹ siê do stosowania w sprzêcie zasilanym z baterii

dwuogniwowych lub z jednoogniwowych baterii litowo-jonowych (ta-

blica 3). Szczególn¹ zalet¹ wzmacniaczy s¹ ich ma³e rozmiary.

Uk³ad LMV921 jest produkowany w miniaturowej obudowie SOT23-

5 oraz w superminiaturowej SC70-5 o wymiarach 2 x 2,1 x 1 mm.

Te ma³e obudowy czyni¹ wzmacniacze bardzo przydatnymi w te-

lefonach komórkowych i na p³ytkach komputerowych o bardzo ogra-

niczonej przestrzeni. Uk³ady scalone wytwarzane przez National

Semiconductor w obudowie SC70-5 nale¿¹ do serii zwanej Silicon

Dust (krzemowy py³).

Wzmacniacze LMV921/LMV922/LMV924 charakteryzuj¹ siê bar-

dzo dobrym stosunkiem szybkoœci dzia³ania do pobieranej mocy

maj¹c iloczyn wzmocnienia i pasma równy 1 MHz (rys. 4) przy za-

silaniu 1,8 V i bardzo ma³ym poborze pr¹du. Mog¹, z bardzo ma-

³ymi oscylacjami, wysterowaæ obci¹¿enie 600

Ω

i pojemnoœciowe

do 1000 pF.

Uproszczony schemat wzmacniaczy LMV921/922/924 przedsta-

wiono na rys. 2. Zastosowano w nich komplementarny uk³ad wej-

œciowy p-n-p i n-p-n. Stopieñ p-n-p utrzymuje napiêcie wspó³bie¿-

T a b l i c a 1. Parametry charakterystyczne sta³opr¹dowe przy zasilaniu

1,8 V (U+ = 1,8 V, U_ = 0 V, Tj = 25oC)

We+

U_

We_

U+

Wy

1

2

3

4

5

WyA

WeA_
WeA+

U+

WeB+
WeB_

WyB

WyD
WeD_
WeD+
U_
WeC+
WeC_
WyC

U+

WyB

WeB_

WeB+

WyA

WeA_

WeA+

U_

1

2

3

4

8

7

6

5

1
2
3
4
5
6
7

14
13
12
11
10
9
8

Rys. 1. Rozmieszczenie koñcówek (widoki z góry), obudowy:

a _ SC70-5/SOT23-5, b _ MSOP/SOIC, c _ TSSOP/SOIC

a)

b)

c)

ne na poziomie napiêcia na koñcówce U_, a stopieñ n-p-n na po-

ziomie U+. Przejœcie ze stopnia p-n-p na stopieñ n-p-n nastêpuje przy

napiêciu o 1 V ni¿szym ni¿ U+. Poniewa¿ oba stopnie wejœciowe ma-

j¹ swoje napiêcia niezrównowa¿enia, wiêc napiêcie niezrównowa-

¿enia wzmacniacza jest funkcj¹ wspó³bie¿nego napiêcia wejœcio-

wego i jego charakterystyka (rys. 3) ma za³amanie w punkcie o

1 V poni¿ej napiêcia na koñcówce U+. Taki punkt za³amania mo¿e

byæ przyczyn¹ k³opotów dla u¿ytkowników wzmacniacza, o ile nie

podejm¹ odpowiednich œrodków zaradczych . Dotyczy to zarówno

INFORMACJA O PODZESPO£ACH

sygna³ów sprzê¿onych sta³o- jak i zmiennopr¹dowo. Du¿e sygna-

³y, obejmuj¹ce punkt z³amania na charakterystyce napiêcia nie-

zrównowa¿enia mog¹ ulegaæ znacznym zniekszta³ceniom.

Drugim Ÿród³em zniekszta³ceñ jest zmiana stanu pracy stopnia

wyjœciowego przy zmianie kierunku pr¹du wyjœciowego.

W celu zmniejszenia zniekszta³ceñ wywo³anych dwiema wymie-

nionymi przyczynami, nale¿y:

1. Zwiêkszyæ rezystancjê obci¹¿enia, co powoduje zredukowa-

nie zniekszta³ceñ spowodowanych przez stopieñ wyjœciowy,

lecz nie wp³ywa na zak³ócenia od stopnia wejœciowego.

2. Stosowaæ jedno napiêcie zasilaj¹ce, gdy¿ wtedy wzmacniacz

pracuje zawsze z pr¹dem wyjœciowym wyp³ywaj¹cym.

3. Ograniczaæ maksymaln¹ zmianê napiêcia wejœciowego od po-

ziomu masy do napiêcia o 1 V ni¿szego ni¿ dodatnie napiêcie za-

silaj¹ce.

4. Stosowaæ wzmacniacz w konfiguracji uk³adu odwracaj¹cego,

aby unikn¹æ zniekszta³ceñ pochodz¹cych od sygna³u wspó³bie¿-

nego.

5. Staraæ siê utrzymywaæ sygna³ wejœciowy poza tym obszarem

charakterystyki napiêcia niezrównowa¿enia, w którym wystêpu-

je za³amanie. Na przyk³ad w uk³adzie wtórnika napiêciowego,

o zasilaniu +5 V, sygna³ o wartoœci miêdzyszczytowej 5 V obej-

mie za³amanie, a sygna³ o wartoœci 3 V,

zmieniaj¹cy siê wokó³ poziomu 1,5 V go nie

obejmie i nie ulegnie zniekszta³ceniom.

Prostowniki jednopo³ówkowe

Zakres wejœciowego napiêcia wspó³bie¿-

nego oraz napiêcia wyjœciowego

we wzmacniaczach LMV921/LMV922/LMV924

obejmuje zarówno dodatnie, jak i ujemne

napiêcie zasilaj¹ce. Dlatego stosuj¹c te

wzmacniacze mo¿na ³atwo realizowaæ funk-

cjê np. prostowników jednopo³ówkowych

o obu polaryzacjach. Do tego celu niezbêd-

ne s¹ tylko dwa rezystory, nie ma potrzeby

stosowania diod ani dopasowanych par re-

zystorów. Zale¿nie od sposobu po³¹czenia

uk³ad mo¿e dawaæ na wyjœciu wyprostowa-

ny przebieg wzrastaj¹cy (rys. 5a) lub malej¹cy (rys. 5b). W uk³a-

dzie na rys. 5a poziomem odniesienia jest masa, a na rys. 5b _

dodatnie napiêcie zasilaj¹ce. Wzmacniacz przenosi tylko jedn¹

po³ówkê przebiegu, gdy¿ jego zakres pracy jest ograniczony do

napiêæ zasilaj¹cych, co powoduje obcinanie przebiegów wy-

chodz¹cych poza ten obszar. Nale¿y wybraæ odpowiednio du¿¹

rezystancjê R1, aby nie przeci¹¿aæ wyjœcia wzmacniacza.

T a b l i c a 2. Parametry charakterystyczne zmiennopr¹dowe przy

zasilaniu 1,8 V (U+ = 1,8 V, U_ = 0 V, Tj = 25oC)

T a b l i c a 3. Parametry zasilania wzmacniacza LMV921 bateriami

ró¿nych rodzajów

*/ Napiêcie koñca okresu pracy jest definiowane jako napiêcie, przy którym 100% u¿ytkowej

energii baterii zosta³o wykorzystane

*/

Podane charakterystyki i parametry dotycz¹ wzmacniaczy zasilanych

napiêciem 1,8 V. Charakterystyki i parametry przy zasilaniu 2,7 V

i 5 V oraz inne obszerne informacje o wzmacniaczach

LMV921/LMV922/LMV924 mo¿na znaleŸæ na stronach www firmy

National Semionductor: www.national.com

(mn)

n

Rys. 2. Uproszczony schemat wzmacniaczy LMV921/922/924

IP

PIN

Upol.1

Ucc

UEE

Wy

We

Upol.2

114

112

113

115

M14

M15

M13

M60

M62

M100

M101

M12

Q18

Q17

Q19

Q16

Uk³ad

klasy AB

Rys. 3. Zale¿noœæ napiêcia niezrównowa¿enia od napiêcia wspó³bie¿nego

_0,4 0 +0,4 +0,8 +1,2 +1,6 +2,0 +2,4

U os

[mV]

UCM [V]

U+ = 1,8 V

+3,2

+1,6

0

_1,6

_3,2

10 k 100 k 1 M 10M

Czêstotliwoœæ [Hz]

Wzmocnienie [dB]

Margines fazy [

o ]

Wzmocn.

Faza

85oC

_40oC

_40oC

U+ = 1,8 V

RL = 600 W

CL = 150 pF

_25oC

25oC

85oC

45
40
35
30
25
20
15
10

5
0

_5

120
105
90
75
60
45
30
15
0

Rys. 5. Prostownik jednopo³ówkowy z wyjœciowym poziomem odniesienia równym masie (a)

i równym dodatniemu napiêciu zasilaj¹cemu (b)

Uwe

Uwe

Uwe

Uwy

Uwy

Uwy

Uwy

Uwe

t

t

t

t

R1

R1

R1

R1

4

1

3

4

1

3

0

Ucc

Ucc

Ucc

Ucc

LMV921

LMV921

a)

b)

Rys. 4. Charakterystyka czêstotliwoœciowa wzmocnienia i marginesu fazy