LMx24x与LM2902x四路运算放大器技术解析与应用指南

描述

Texas Instruments LMx24x/LM2902x/LMx24x-Q1/LM2902x-Q1四通道运算放大器是行业标准运算放大器(运放)LM324和LM2902的下一代版本,其中包括四个高压(36V)运算放大器。这些器件为成本敏感型应用提供出色的价值,其特性包括低偏移(典型值为600µV)、共模输入范围至接地以及高差分输入电压能力。

数据手册:

*附件:LMx24x,LM2902x数据手册.pdf

*附件:LMx24x-Q1,LM2902x-Q1数据表.pdf

Texas Instruments LMx24x/LMx24x-Q1和LM2902x/LM2902x-Q1运算放大器可以简化电路设计,具有增强特性,例如单位增益稳定性、最高3mV的低失调电压(LM324BA和LM2902BA最高为2mV)以及每个放大器低至240µA(典型值)的静态电流。LMx24x/LMx24x-Q1和LM2902x/LM2902x-Q1器件具有高ESD(2kV、HBM)以及集成EMI和射频滤波器,因此可以用于条件最恶劣、最具环境挑战性的应用。LMx24x-Q1和LM2902x-Q1器件符合汽车应用类AEC-Q100认证。

特性

  • 宽电源电压范围:3V至36V(B、BA版本)
  • 低输入失调电压:±2mV(最大值,25°C时)(BA版本、LM2902A、LM124A)
  • ESD保护:2kV (HBM)(B、BA、K版本)
  • 内部射频和EMI滤波器(B、BA版本)
  • 共模输入电压范围包括V–
  • 输入电压差分可驱动高达电源电压
  • 在符合MIL-PRF-38535标准的产品上,所有参数均经过测试,除非另有说明。
    • 生产工艺不一定包括测试其他所有产品上的所有参数

功能框图

运算放大器

LMx24x与LM2902x四路运算放大器技术解析与应用指南

一、产品概述

LMx24x系列(包括LM124/LM224/LM324)和LM2902x系列是德州仪器(TI)推出的经典四路运算放大器,采用单电源供电设计,最新B/BA版本已升级为下一代产品。这些器件自1975年推出以来,经过多次修订(最新为2024年10月版),已成为工业标准运算放大器。

产品系列构成‌:

  • 军用级‌:LM124/LM124A(-55°C至125°C)
  • 工业级‌:LM224/LM224A(-25°C至85°C)
  • 商用级‌:LM324/LM324A(0°C至70°C)
  • 车规级‌:LM2902系列(-40°C至125°C)

关键技术创新‌:

  • 新一代B/BA版本‌:LM324B/LM324BA和LM2902B/LM2902BA具有更优参数
  • MicroSiP封装‌:集成电感器的超小封装方案
  • DCS-Control拓扑‌:结合迟滞控制与电压/电流模式控制优点

二、关键特性参数

1. 电气特性对比

参数LM324B/BALM2902B/BA传统版本
供电范围3-36V3-36V3-30V
输入偏置电流(max)35nA35nA250nA
失调电压(max)±3mV/±2mV±3mV/±2mV±7mV
共模抑制比(typ)80dB80dB70dB
ESD防护(HBM)2kV2kV500V

2. 封装选项

  1. D (SOIC-14) ‌:8.65×6.0mm,通用表面贴装
  2. PW (TSSOP-14) ‌:5.0×6.4mm,高密度设计
  3. N (PDIP-14) ‌:19.3×9.4mm,通孔安装
  4. RTE (WQFN-16) ‌:3×3mm,超紧凑方案(预览版)
  5. FK (LCCC-20) ‌:8.89×8.89mm,陶瓷密封

三、典型应用设计

1. 单电源设计要点

设计优势‌:

  • 共模输入范围包含负电源轨(V-)
  • 静态电流仅240μA/放大器(典型值)
  • 支持轨到轨输出摆动

2. 关键外围元件选择

  1. 输入电容‌:10μF陶瓷电容(消除RF干扰)
  2. 反馈电阻‌:10kΩ-100kΩ范围(平衡噪声与功耗)
  3. 补偿网络‌:内部集成,通常无需外部补偿

3. 热设计考虑

热阻参数‌:

  • θJA (SOIC):99.3°C/W
  • θJA (TSSOP):124.7°C/W
  • θJA (WQFN):80.7°C/W

功率计算‌:
P_D = (Vcc × I_Q) + Σ(Vout × Iload)

四、应用领域实例

1. 电源管理系统

  • 服务器PSU监控电路
  • 逆变器电压检测
  • UPS电池管理

2. 工业控制

  • 4-20mA变送器
  • 热电偶放大器
  • PLC模拟输入模块

3. 消费电子

  • 空调温度控制
  • 洗衣机电机驱动
  • 冰箱压缩机保护

五、设计注意事项

  1. 布局指南‌:
    • 电源去耦电容应靠近器件引脚(<5mm)
    • 敏感信号远离高频数字线路
    • 采用星型接地减少耦合噪声
  2. 极限参数‌:
    • 最大差分输入电压:±40V
    • 工作结温:150°C
    • 持续短路保护:支持无限时长(Vcc≤15V)
  3. 升级建议‌:
    • B版本可直接替换旧型号
    • 需要更高精度时可选用BA版本(失调电压±2mV)
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