Искусство схемотехники. Том 3 [Изд.4-е] - Пауль Хоровиц

Общее описание. Эти недорогие, быстродействующие элементы представляют собой операционные усилители с входами на полевых транзисторах с p-n-переходом с очень небольшим напряжением сдвига и гарантированным малым дрейфом этого напряжения. Для них требуется небольшой питающий ток, при этом обеспечивается высокое значение произведения коэффициента усиления на ширину полосы пропускания и высокая скорость нарастания. Кроме того, хорошо согласованные высоковольтные ОУ с входами на полевых транзисторах с p-n-переходом характеризуются малым входным током смещения и малым током сдвига. По выводам элемент LF411 совместим со стандартным элементом LM741, а это значит, что разработчик может моментально улучшить характеристики уже существующих приборов.

Эти усилители можно рекомендовать к использованию в качестве быстродействующих интеграторов, быстродействующих цифро-аналоговых преобразователей, схем выборки и запоминания и прочих схем, требующих небольшого напряжения сдвига и небольшого дрейфа этого напряжения, малого входного тока смещения, большого входного импеданса, высокой скорости нарастания и широкой полосы пропускания.

Свойства:

• внутренняя регулировка напряжения сдвига… 0,5 мВ (макс.)

• дрейф входного напряжения сдвига… 10 мкВ/°С (макс.)

• малый входной ток сдвига… 50 пА

• малый входной шумовой ток… 0,01 пА/√Гц

• широкая полоса пропускания… 3 МГц (мин.)

• высокая скорость нарастания… 10 В/мкс (мин.)

• небольшой потребляемый ток… 1,8 мА

• высокий входной импеданс… 1012 Ом

• небольшое искажение гармонической составляющей, при КU = 10, Rн = 10 кОм, Uвнх = 2Uот пика до пика, ширина полосы = 20 Гц-20 кГц… < 0,02 %

• небольшой угол наклона характеристики 1/f… 50 Гц

• быстрое установление до 0,01 %… 2 мкс

Типовое соединение

X — электрический класс

Y — температурный диапазон

«М» — военный стандарт,

«С» — коммерческий стандарт

Z — тип корпуса «Н» или «N»

Упрощенная схема

BI-FET II™ — торговая марка фирмы National Semiconductor Corp.

Схема соединений

Металлический корпус

Вид сверху. Примечание: выход 4 соединен с корпусом. Порядковый номер LF411AMH, LF411MH, LF411CH или LF411CH, см. корпус типа Н08Н фирмы National Semiconductor.

Корпус с двухрядным расположением выводов

Вид сверху. Порядковый номер LF411ACH или LF411CN, см. корпус типа N08E фирмы National Semiconductor.

Предельно допустимые значения параметров. Если элементы преназначаются для военных/аэрокосмических приборов, просим связаться с торговым отделом фирмы National Semiconductor по вопросу наличия и характеристик (см. примеч. 8).

Примечание 1. Если не указано иное, абсолютное максимальное значение отрицательного входного напряжения равно отрицательному напряжению питания.

Примечание 2. В условиях работы при повышенной температуре следует учитывать температурное сопротивление θп окр.

Примечание 3. Эти элементы предназначаются как для коммерческого диапазона температур, 0 °C <= Токр <= 70 °C, так и для военного диапазона, — 55 °C <= Токр <= 125 °C Диапазон температур обозначается символом, который стоит в серийном номере перед обозначением типа корпуса. Символ «С» указывает на коммерческий диапазон температур, символ «М» — на военный. Для военного диапазона температур предназначен только корпус типа «Н».

Примечание 4. Если не указано иное, то характеристики относятся к полному температурному диапазону при условии, что Uи = ±20 В для LF411A и Uи = ±15 В для LF411. Значения Uсдв, Uсм и Iсдв измеряются при Ucc = 0.

Примечание 5. Элемент LF411A проверяется на соответствие характеристикам в полном объеме партии — 100 %. Элемент LF411 подвергается выборочной проверке, характеристикам должны соответствовать не менее 90 % элементов из партии.

Примечание 6. Входные токи смещения представляют собой токи утечки переходов, они удваиваются каждый раз при увеличении температуры перехода Iп на 10 °C. В связи с тем что время испытаний продукции ограничено, входные токи смещения коррелированы с температурой перехода. При нормальной работе температура перехода в результате внутреннего рассеивания Ррасс превышает температуру окружающей среды Тп = Токр + θп окрРрасс, где θп окр — температурное сопротивление между переходом и окружающей средой. Теплоотвод рекомендуется использовать в тех случаях, когда входной ток смещения должен быть минимальным.

Примечание 7. Коэффициент ослабления влияния напряжения источника питания в соответствии с принятой методикой измеряется при одновременном увеличении или уменьшении обоих источников, от ±15 В до ±5 В для LF411 и от ±20 В до ±5 В для LF411А.

Примечание 8. Военные характеристики для элемента LF411AMH можно найти в документации RETS 411АХ, для элемента LF411MH — в документации RETS 411Х.

Примечание 9. Максимальная мощность рассеивания определяется свойствами корпуса Если рабочая рассеиваемая мощность близка к максимальной, то возможно превышение предельных значений характеристик.

Типовые характеристики

Импульсная характеристика, Rн = 2 кОм, С = 10 пФ

Замечания по применению

Интегральная схема LF411 представляет собой операционный усилитель с входами на полевых транзисторах с р-n-переходом, имеющих внутреннюю регулировку (торговая марка BI-FET II™). Они обладают очень небольшим входным напряжением сдвига и гарантированным малым дрейфом этого напряжения.

Полевые транзисторы с р-n-переходом имеют большое обратное напряжение пробоя между затвором, истоком и стоком, это устраняет необходимость ограничения напряжения на входах. Следовательно, вполне можно использовать большие дифференциальные входные напряжения без значительного увеличения входного тока. Максимальное значение дифференциального входного напряжения не зависит от питающих напряжений. Однако ни одно из входных напряжений не должно выходить за пределы отрицательного напряжения питания, так как это может привести к большим токам и может закончиться разрушением схемы.

Превышение предельного значения отрицательного синфазного сигнала на любом из входов приводит к тому, что фаза на выходе изменяется на противоположную и на выходе усилителя устанавливается соответствующий высокий или низкий уровень. Превышение предельного значения отрицательного синфазного сигнала на обоих входах приводит к тому, что на выходе усилителя устанавливается высокий уровень. Ни в одном из случаев не происходит защелкивания, так как возвращение сигнала в пределы диапазона синфазных сигналов снова приводит входной каскад, а следовательно, и усилитель в нормальное рабочее состояние.

Превышение предельного значения положительного синфазного сигнала на одном из входов не изменяет фазу на выходе, однако если предел будет превышен на обоих входах, то на выходе усилителя установится высокий уровень. Эти усилители будут работать, если синфазное входное напряжение будет равно положительному питающему напряжению, однако в этих условиях ширина полосы пропускания и скорость нарастания могут уменьшиться. При изменении отрицательного синфазного сигнала на 3 В относительно отрицательного питающего напряжения может произойти увеличение входного напряжения сдвига.

Для элемента LF411 смещение задается зенеровским диодом, что обеспечивает нормальную работу схемы при величине питающего напряжения +4,5 В. Меньшие значения питающего напряжения могут привести к меньшим значениям ширины полосы пропускания и скорости нарастания. На нагрузочном сопротивлении величиной 2 кОм схема LF411 создает напряжение величиной +10 В в полном температурном диапазоне. Большие токи нагрузки могут, однако привести к увеличению входного напряжения сдвига в отрицательном диапазоне изменения питающего напряжения и в конечном итоге к достижению предельной величины активного тока как в положительном, так и в отрицательном диапазоне изменения питающего напряжения.