LF356 JFET vstupní operační zesilovač Datový list

LF356 JFET vstupní operační zesilovač je jedno-kanálový op-zesilovač navržený pro obvody, které vyžadují vysokou vstupní impedanci, nízký vstupní proud, rychlou odezvu a čisté zesílení signálu. Protože používá JFET vstupní stupeň, může zvládat slabé nebo signály s vysokou impedancí, aniž by zatěžoval zdroj. Tento článek vysvětluje klíčové vlastnosti LF356, specifikace, pinout, pracovní princip, příklady obvodů, aplikace, alternativy a další.

Katalog

Klíčové vlastnosti LF356

• JFET vstupní stupeň - LF356-MIL využívá JFET vstupní konstrukci, která mu poskytuje velmi vysokou vstupní impedanci a velmi nízký vstupní bias proud. To jej činí vhodným pro obvody, které zpracovávají slabé nebo signály s vysokou impedancí.

• Nízký vstupní bias proud: 30 pA - Na vstupních svorkách odebírá pouze velmi malý proud. To pomáhá snížit zátěž signálu a zlepšuje přesnost v obvodech senzorů, filtrů a přesných zesilovačů.

• Nízký vstupní offset proud: 3 pA - Rozdíl mezi vstupními bias proudy je velmi malý. To pomáhá udržovat lepší přesnost v diferenciálních a přesných signálových aplikacích.

• Vysoká vstupní impedance: 10¹² Ω - Zařízení má extrémně vysoký vstupní odpor, takže nezatěžuje signální zdroj. To je užitečné pro fotodiody, převodníky, obvody vzorkování a držení a další zdroje s vysokou impedancí.

• Nízký vstupní šumový proud: 0.01 pA/√Hz - Jeho nízký šumový proud pomáhá zlepšit jasnost signálu, zejména při práci se slabými vstupními signály z vysokoodporových zdrojů.

• Nízké vstupní šumové napětí: 12 nV/√Hz - Zesilovač produkuje nízký šum napětí, což jej činí užitečným pro zpracování analogových signálů s nízkým šumem.

• Vysoký poměr potlačení společného režimu: 100 dB - Může potlačit nežádoucí signály, které se objevují stejně na obou vstupech. To zlepšuje výkon v diferenciálních měřeních a hlučných prostředích.

• Velký zisk DC napětí: 106 dB - LF356-MIL může poskytnout vysoký otevřený zisk, což pomáhá dosáhnout přesného zesílení, když je používán s zpětnou vazbou.

• Rychlá slew rate: 12 V/µs - Výstup může rychle měnit svou hodnotu v reakci na rychlé změny vstupního signálu. To jej činí vhodným pro aplikace s vysokou rychlostí signálu.

• Široká zisková šířka pásma: 5 MHz - Zesilovač může pracovat v relativně širokém frekvenčním rozsahu, což jej činí užitečným pro aktivní filtry, audio obvody a úpravu signálu.

• Rychlá doba ustálení: 1.5 µs na 0.01% - Výstup rychle a přesně dosahuje své konečné hodnoty. To je užitečné v systému pro akvizici dat a přesných analogových systémech.

• Interní kompenzace - Zařízení obsahuje interní frekvenční kompenzaci, která usnadňuje návrh obvodů a zlepšuje stabilitu v mnoha aplikacích.

• Schopnost velkého diferenciálního vstupního napětí - Může zvládnout velký napěťový rozdíl mezi svými vstupními terminály, aniž by snadno poškodila zařízení.

• Podporuje velké kapacitní zátěže až do 5 000 pF - Její výstupní stupeň jí umožňuje řídit relativně velké kapacitní zátěže bez větších problémů s stabilitou.

• Dobrý chování nastavení ofsetu - Úprava offsetu vážně neovlivňuje drift nebo potlačení běžného režimu, což pomáhá udržovat stabilní výkon.

• Odolná ochrana vstupu - Vstupy JFET jsou odolnější vůči poškození při manipulaci ve srovnání s MOSFET vstupními zařízeními, což pomáhá zvyšovat spolehlivost během použití.

• Vhodná náhrada za drahé hybridní a modulární FET operační zesilovače - LF356-MIL může být použit jako levnější alternativa v aplikacích, které potřebují výkon operačního zesilovače s FET vstupem.

Technické specifikace LF356

Specifikace	Hodnota / Popis
Základní číslo dílu	LF356
Typ zesilovače	JFET vstupní operační zesilovač
Architektura	Napěťová zpětná vazba
Počet kanálů	1 kanál
Počet funkcí	1
Typ montáže	Pro průchod
Balíček / Pouzdro	8-DIP, 0.300 palce / 7,62 mm
Počet pinů	8
Poloha terminálu	Dvojité
Rozestup terminálu	2,54 mm
Balení	Trubka / lišta
Provozní teplota	0 °C až 70 °C
Napájecí napětí	±15 V
Provozní napájecí napětí	15 V
Kladné / záporné napájecí napětí	+15 V / -15 V
Nomální napájecí proud	5 mA
Maximální napájecí proud	10 mA
Výstupní proud	25 mA
Ztráta výkonu	670 mW
Maximální ztráta výkonu	670 mW
Napěťový zisk	106,02 dB
Poměr potlačení společného režimu	80 dB
Poměr potlačení napájení	80 dB
Rychlost změny	12 V/µs
Šířka pásma unity gain	5000 kHz / 5 MHz
Vstupní bias proud	30 pA
Průměrný bias proud max	0,0002 µA
Bias proud max při 25 °C	0,0002 µA
Maximální vstupní ofsetový proud	0,002 µA
Vstupní ofsetové napětí	3 mV
Maximální vstupní ofsetové napětí	10 mV
Frekvenční kompenzace	Ano
Nízký bias	Ano
Nízký ofset	Ne
Úroveň citlivosti na vlhkost	MSL 1, neomezeno
Kód JESD-609	e0
Povrchová úprava terminálu	Cín/olovo / SnPb
Stav RoHS	Není v souladu s RoHS
Stav bez olova	Obsahuje olovo
REACH SVHC	Žádný SVHC
Kód ECCN	EAR99
Odolnost vůči záření	Ne
Stav dílu	Obsolete
Délka	9,27 mm
Šířka	6,35 mm
Výška	3,3 mm

CAD model LF356

Schéma pinů a funkce pinů LF356

Číslo pinu	Název pinu	Funkce
1	Vyvážení	Používá se pro nulování ofsetu nebo vyvážení. Pomáhá snižovat vstupní ofsetové napětí, když je připojeno k externímu obvodě pro nastavení.
2	Inverzní vstup	Záporný vstupní terminál operačního zesilovače. Když je zde aplikován signál, výstupní signál je inverzní.
3	Ne-inverzní vstup	Kladný vstupní terminál operačního zesilovače. Když je zde aplikován signál, výstupní signál si zachovává stejnou fázi.
4	V−	Terminál pro záporné napájení. Obvykle je připojen k zápornému napájecímu napětí, jako je −15 V v režimu dvojitého napájení.
5	Vyvážení	Spolupracuje s Pin 1 pro úpravu nulování ofsetu. Používá se, když je potřeba přesná kontrola výstupního ofsetu.
6	Výstup	Výstupní pin operačního zesilovače. Zesílený signál je opatřen z tohoto pinu.
7	V+	Terminál pro kladný napájecí pin. Obvykle je připojen k kladnému napájecímu napětí, jako je +15 V v režimu dvojitého napájení.
8	NC	Žádné vnitřní připojení. Tento pin je obvykle ponechán bez připojení.

Jak funguje LF356 JFET vstupní operační zesilovač

LF356 funguje tak, že využívá vstupní stupeň JFET k přijímání velmi malých vstupních signálů s velmi malým proudem od zdroje signálu. To z něj činí užitečný prvek pro vysokoodporové obvody, kde nesmí být vstupní signál silně zatížen.

• Vstupní signál vstupuje skrze kolíky 2 a 3 - kolík 2 je inverzní vstup a kolík 3 je neinverzní vstup. Operační zesilovač porovnává napěťový rozdíl mezi těmito dvěma vstupy. I velmi malý rozdíl může být zesílen.

• Vstupní stupeň JFET snižuje zatížení - První stupeň používá tranzistory JFET. Protože mají JFETy velmi vysokou vstupní impedanci, LF356 potřebuje pouze velmi malý vstupní bias proud. To pomáhá chránit slabé signály ze senzorů, filtrů a dalších vysokoodporových zdrojů.

• Diferenciální zesilovač detekuje napěťový rozdíl - Uvnitř IC funguje vstupní stupeň jako diferenční zesilovač. Odpovídá hlavně na rozdíl mezi dvěma vstupními kolíky, nikoli na šum, který se objevuje stejně na obou vstupech.

• Vnitřní zesilovací stupně zvyšují úroveň signálu - Po vstupním stupni prochází signál vnitřními zesilovacími stupni. Tyto stupně poskytují vysoké napěťové zesílení potřebné pro přesné zesílení signálu při použití zpětné vazby.

• Kompenzace frekvence zlepšuje stabilitu - LF356 má vnitřní kompenzaci, která pomáhá udržovat zesilovač stabilní ve mnoha běžných obvodech. To snižuje potřebu dodatečných externích kompenzačních součástí.

• Výstupní stupeň pohání zátěž - Poslední stupeň poskytuje výstupní signál na kolíku 6. Umožňuje LF356 pohánět externí obvody při zachování rychlé odezvy a dobré přesnosti signálu.

• Vyvažovací kolíky upravují offsetovou chybu - Kolíky 1 a 5 se používají pro vyvážení nebo nastavení offsetu. Tyto kolíky pomáhají snižovat nežádoucí stejnosměrný offset na výstupu, když je zapotřebí vyšší přesnost.

• Kolíky napájení podporují provoz - Kolík 7 je připojen k kladnému napájecímu napětí, zatímco kolík 4 je připojen k zápornému napájecímu napětí. Běžné napájení je ±15 V, což umožňuje výstupnímu signálu kolísat nad a pod zemí v analogových obvodech.

Jednoduše řečeno, LF356 vezme malý napěťový rozdíl na svých vstupech, chrání signál svou vysokoodporovou vstupní JFET etapou, zesílí signál přes vnitřní zesilovací stupně a dodá zesílený výsledek na výstupním kolíku.

Běžné aplikace LF356

Přesné zpracování signálů

LF356 je vhodný pro obvody zpracování signálů, které musí zpracovávat malé analogové signály. Jeho vysoká vstupní impedance a nízký vstupní bias proud pomáhají zachovat původní signál ze senzorů a měřicích zdrojů.

Aktivní filtrační obvody

LF356 lze použít v dolnopropustných, hornopropustných, pásmově propustných a zádržných filtrech. Jeho šířka pásma 5 MHz a doba vzestupu 12 V/µs podporují stabilní filtrování v audio, přístrojové a obecných analogových obvodech pro zpracování signálů.

Obvody vzorkování a držení

LF356 funguje dobře v obvodech vzorkování a držení, protože jeho nízký vstupní proud pomáhá snižovat ztrátu napětí na kondenzátoru pro držení. To je užitečné v systémech pro acquisici dat a na vstupech ADC.

Vysokoodporové senzory rozhraní

LF356 je užitečný pro připojení vysokoodporových senzorů k dalším obvodům. Může komunikovat s zařízeními, jako jsou fotodioda, piezoelektrické senzory a měniče, aniž by z výstupu senzoru odebíral příliš mnoho proudu.

Audio předzesilovače

LF356 může zesilovat nízkoúrovňové audio signály, než jsou odeslány do hlavního zesilovače. Jeho nízký šum a rychlá reakce pomáhají udržovat audio signál jasný a přesný.

Integrátor a diferenciátor obvody

LF356 lze použít v analogových integrátorových a diferenciátorových obvodech pro tvarování vln a časování a analogové výpočty. Jeho nízký bias proud pomáhá snižovat chyby v obvodech na bázi kondenzátorů.

Převodníky proud-na-napětí

LF356 může převádět malé vstupní proudy na napěťové signály v obvodech transimpedančních zesilovačů. To je užitečné pro fotodiodové zesilovače, světelné senzory a další zařízení s výstupem proudu.

Přesné usměrňovače a detektory peak

LF356 lze použít v obvodech přesných usměrňovačů a detektorů peak pro měření signálů a sledování tvaru vln. Jeho rychlá doba vzestupu mu pomáhá reagovat přesně na měnící se vstupní signály.

Příklady aplikačních obvodů LF356

Testovací obvod doby ustálení

První obvod ukazuje testovací sestavu pro čas ustálení pro LF356. Na inverzní vstup je použit signál krokového vstupu přes přesné odpory, zatímco neinverzní vstup je připojen k zemi. LF356 funguje jako vysokorychlostní inverzní zesilovač a výstup je kontrolován, aby se zjistilo, jak rychle dosáhne své finální hodnoty po změně vstupu. JFET 2N4416 a malý kondenzátor pomáhají izolovat a přesně pozorovat výstupní vlnový tvar. Tento obvod se používá hlavně k měření toho, jak rychle LF356 ustálí po náhlé změně signálu, což je důležité v systémech pro akvizici dat, vzorkování a obvodech pro přesná měření.

Obvod vzorkování a uchování

Druhý obvod ukazuje použití LF356 v aplikaci vzorkování a uchování. První LF356 funguje jako vstupní buffer, takže vstupní signál může být předán bez silného zatížení. JFET spínače řídí, kdy je signál vzorkován a uložen na udržovacím kondenzátoru. Když je spínač zavřený, kondenzátor se nabíjí na vstupní napětí. Když se spínač otevře, kondenzátor udržuje toto napětí po krátkou dobu. Druhý LF356 slouží jako výstupní buffer, což umožňuje odesílání uloženého napětí na výstup bez rychlého vybití kondenzátoru. Tento obvod je užitečný v systémech ADC, vzorkování signálů a analogových paměťových obvodech.

Tyto příklady ukazují, proč je LF356 užitečný v rychlých a vysokoodporových analogových obvodech. Jeho vstupní JFET stupeň odebírá velmi málo proudu, takže neruší malé nebo uložené signály. Jeho rychlý vzestupný čas a široké pásmo mu také pomáhají rychle reagovat na měnící se vstupní signály.

LF356 vs LF351, LF355 a LF357

Parametr	LF351	LF355	LF356	LF357
Typ vstupu	JFET vstup	JFET vstup	JFET vstup	JFET vstup
Počet zesilovačů	Jednoduchý operační zesilovač	Jednoduchý operační zesilovač	Jednoduchý operační zesilovač	Jednoduchý operační zesilovač
Typické napájecí napětí	±15 V	±15 V	±15 V	±15 V
Produkt zesílení a šířka pásma	Přibližně 4 MHz	Přibližně 2,5 MHz	Přibližně 5 MHz	Přibližně 20 MHz
Rychlost přechodu	Přibližně 13 V/µs	Přibližně 5 V/µs	Přibližně 12 V/µs	Přibližně 50 V/µs
Vstupní biasový proud	Velmi nízký, v oblasti pA	Velmi nízký, v oblasti pA	Přibližně 30 pA	Velmi nízký, v oblasti pA
Vstupní offsetové napětí	Nízké až střední	Nižší offset než LF351	Přibližně 3 mV typický	Nízké až střední
Výkon šumu	Dobrý pro obecné analogové použití	Dobrý pro přesná použití	Nízký šum, vhodný pro podmínění signálu	Dobrý pro použití s vysokorychlostními signály
Stabilita	Interně kompenzovaný	Interně kompenzovaný	Interně kompenzovaný	Dekompensovaný, obvykle stabilní při vyšších uzavřených smyčkových ziscích
Úroveň rychlosti	Střední rychlost	Nižší rychlost	Střední až vysoká rychlost	Vysoká rychlost
Nejlepší použití	Obvodové obvodů JFET pro všeobecné použití	Přesné a nízko driftující obvody	Rychlé, nízkobiasové podmínění signálu	Vysokorychlostní zesilovač a rychlé signálové obvody
Hlavní výhoda	Vyvážený výkon pro všeobecné použití	Lepší chování přesnosti	Dobrý mix rychlosti, nízkého biasového proudu a šířky pásma	Daleko rychlejší vzestupný čas a širší pásmo
Hlavní omezení	Není tak rychlý jako LF357	Pomalejší než LF356 a LF357	Není nejrychlejší volbou v rodině	Není ideální pro použití jako buffer s jednotkovým zesílením, pokud obvod nesplňuje požadavky na stabilitu

LF356 alternativy a ekvivalentní součásti

• OPA134

• OPA604

• OP177

• AD711

• AD712

• CA3140

• CA3130

• LM741

• LF411 , atd.

Mechanické rozměry a balení

Výrobce

Texas Instruments má silné výrobní schopnosti pro analogové IC, jako je operační zesilovač s JFET vstupem LF356, protože společnost má dlouholeté zkušenosti s návrhem, testováním a výrobou přesných lineárních zařízení. LF356 vyžaduje pečlivou kontrolu JFET vstupní fáze, nízký vstupní biasový proud, offsetové napětí, hlučnost, slew rate a kmitočtovou kompenzaci, takže jeho výroba závisí na přesném zpracování polovodičů a spolehlivém elektrickém testování. Analogová výrobní síla TI zahrnuje výrobu wafers, balení zařízení, parametrické testování, kontrolu kvality a podporu dodavatelského řetězce pro komponenty průmyslové a vojenské třídy.

Často kladené otázky [FAQ]

1. Proč je LF356 lepší pro zdroje signálu s vysokou impedancí než standardní bipolární vstupní op-amp?

LF356 používá JFET vstupní fázi, takže odebírá velmi malý vstupní proud. To pomáhá chránit slabé signály ze senzorů, fotodiod a převodníků, protože operační zesilovač nevytváří velké zatížení zdroje signálu.

2. Co znamená vstupní biasový proud 30 pA v reálném návrhu obvodu?

Vstupní biasový proud 30 pA znamená, že do vstupních pinů prochází pouze malý proud. To je důležité, když signál pochází z vysoce odporového zdroje, protože i malý vstupní proud může vytvořit napěťovou chybu na velkých odporech.

3. Je LF356 vhodný pro aktivní filtrační obvody?

Ano. LF356 může být použit v aktivních filtrech, protože má šířku pásma jednotkového zisku 5 MHz a slew rate 12 V/µs. Tyto hodnoty mu umožňují zpracovávat mnoho návrhů dolnopásmových, hornopásmových, pásmových a zádržných filtrů s dobrou rychlostí a stabilitou.

4. Proč LF356 dobře funguje v obvodech pro vzorkování a udržení?

LF356 dobře funguje v obvodech pro vzorkování a udržení, protože jeho nízký vstupní proud snižuje ztrátu náboje z držícího kondenzátoru. To pomáhá udržovat uložené napětí stabilnější před tím, než je posláno do ADC nebo další fáze obvodu.

5. Jaký je účel vyvážovacích pinů na LF356?

Piny 1 a 5 jsou vyvážovací piny používané pro nastavení offsetu. Pomáhají snižovat nežádoucí DC výstupní chybu, když obvod potřebuje přesnější napěťovou přesnost.

6. Může LF356 pohánět kapacitní zátěže?

Ano. LF356 může podporovat kapacitní zátěže až přibližně 5 000 pF bez větších problémů se stabilitou. To je užitečné, když je výstup připojen k kabelům, filtrům nebo kapacitním obvodovým fázím.

7. Co dělá LF356 užitečným v obvodech převodníků proudu na napětí?

Jeho velmi nízký vstupní biasový proud jej činí vhodným pro převod malých proudových signálů na napěťové signály. To je užitečné pro zesilovače fotodiod, světelné senzory a další zařízení s proudovým výstupem.

8. Jak se LF356 liší od LF357?

LF357 je mnohem rychlejší, s přibližně 20 MHz šířkou pásma a 50 V/µs slew rate, ale je dekompenzován a obvykle vyžaduje vyšší uzavřenou smyčkovou zisk pro stabilní provoz. LF356 je pomalejší, ale snazší na použití v mnoha obecních obvodech pro úpravu signálu.