CMOS运算放大器LMC6062/6082及其应用

　　摘要：LMC6062/6082是一种高精度、高输入阻抗的CMOS型运算放大器,文中介绍了它的特点、电气特性及使用中的一些技术问题,并给出了它的三个应用实例。

　　关键词：CMOS运算放大器;LMC6062/6082;特点

　　1. LMC6062/6082的特点

　　LMC6062/6082是国家半导体公司生产的双CMOS运算放大器。以往的CMOS运算放大器由于输入偏置电压较高,不适合用于要求高精度的场合。然而LMC6062/6082的优良性能使它能与高精度的双极型运放相匹敌,从而大大地拓宽了CMOS运放的应用范围。

　　LMC6062/6082最大额定电压为16V,可在5～15V单电源下工作。也可在正、负电源供电情况下使用,采用正、负极电源时的电源电压范围为± 2.5～±7.5V。

　　该IC采用DIP/SOP8脚封装,其引脚排列如图1所示,它的电气特性表1

　　所列。特点如下：

　　

　　·输入偏置电压小。LMC6062的输入偏置电压为100μV;LMC6082的输入偏置电压为150μV 。优于以往的高精度双极型运算放大器。如果要比这一数值更佳,则需要使用斩波器型运算放大器。

　　·输入偏置电流极小。由于是CMOS输入,因此偏置电流非常小,仅

　　。为了充分发挥LMC6062/6082运放的作用,对于如此小的输入偏置电流,必须充分注意运放的安装工艺。另需注意,如果由于不小心用于触及了IC组件引脚,或由外部对IC引脚施加了机械力,将导致漏电流的增加。

　　·可获得等于电源电压的输出幅度。由于输出级也为CMOS电路,因此可以获得近似V+～V-的输出幅度。实际上输出级多少存在一些残余电压,但仅为几十毫伏而已。

　　·低功耗。对于LMC6062,当

　　为5V,

　　为0V时,其消耗电流仅32μA. 因此,它非常适合在电源电压为5V的情况下工作,是电池供电的最理想的运算放大器。然而,LMC6062的低功耗是以牺牲工作速度和带宽为代价的,当上述两点为电路的主要矛盾时,应改用LMC6082。

　　

　　2. LMC6062/6082的使用方法

　　运算放大器的特性越是优良,在使用上越是需要加以注意。下面介绍一下LMC6062/6082使用时的几个注意事项。

　　2.1输入端的处理

　　由于LMC6062/6082的输入偏置电流很小,且输入电阻很高。因此它常常被应用于高输入阻抗的电路中。但如果我们安装时不注意,尽管从电路本身来说它是一个高输入阻抗的电路,然而实际制作成的电路却有可能难以达到那样高的输入阻抗。

　　

　　在图2所示的同相放大电路中,理论上的输入电流只等于 IC的偏置电流,但实际上存在着一个从同相输入端通过印制板面流动漏电流,这样就存在一个比 IC的偏置电流大得多的电流在流动。如印制板间的漏电阻为

　　

　　,通常我们认为这一个值已是经相当大了。而当输入电压Vin=1V时,其漏电流约为1pA,这一数值却是IC偏置电流10fA的100倍。

　　在电路安装时最基本的一条是要避免产生这一类漏电流。从理想化角度来讲,将容易产生漏电流的电路部分用悬空配线的方法是最好的选择。如果不能做到这一点。则可使用聚四氟乙烯塑料作为中继过渡接点的支点。

　　另外一种处理方法是用IN一端（反相输入端）的电路来包围IN+端（同相输入端）的电路,如图3所示。这样IN-端和IN+端之间的电位差由于虚拟短路的成立而可以把它看成为0V,于是即使IN+端和IN-端之间存在着漏电阻,漏电流仍可等于零。

　　

　　另外,还可根据不同电路来设计不同的的包围方法,关键是要用同电位的低阻抗电路来进行环围。

　　印制板的材料也是至关重要的,虽然上面没有特别涉及到这一点。但原则上要使用玻璃环氧为材料制作的印制板。如果使用廉价的酚醛树脂印制板,则将会使漏电流增加。

　　2.2输入电容的补偿

　　当输入电流非常小时,要有效地利用本运放的特性,需将反馈电阻Rf设置得较大。图4 所示的电路是将光敏二极管的输出电流进行电压交换的电路,光敏二极管的结电容附加在运算放大器的反相输入端和地之间。此时应考滤印制板上寄生电容的影响,我们把这些电容归结为 CIN。CIN的存在将会引起运放工作的不稳定,严重时将使电路产生振荡。

　　为了消振,可把电容Cf并联到Rf上,其容量的选择应满足

　　Rg为从放大器反相输入端看出去的信号源内阻。对反相放大电路来说,信号源内阻和输入电阻的总和为 Rg,这时CIN等于反相输入端与地之间的容

　　量。然而,实际上Rg和

　　未必能预先知道,调试时可以用试探法来改变Cf的容量,直到使输出脉冲不产生上冲和振荡。Cf过大虽不会出现振荡,但将使波形的上升沿变坏,因此应在这一监界点附近反复调整,直至选择一个最佳的Cf 容量。

　　2．3阻塞问题

使用CMOS集成电路时,由于结构上的原因,电路产生阻塞是一个令人感到困惑的问题。由于某些原因,当一个超过电源电压的信号叠加到输入端后,即使此后去掉这一叠加电压,只要没有切断电源,一个大电流将持续地在电路中流动,而这一电流可能最终导致集成电