Microchip MIC333/2333:重新定义低功耗高精度测量的零点漂移运算放大器

描述

Microchip Technology MIC333/MIC2333零点漂移运算放大器具备输入失调电压校正功能,可实现极低的失调及失调漂移。这些放大器是低功耗设备,典型增益带宽积 (GBWP) 为300kHz。此外,这些设备具有单位增益稳定性,无1/ƒ 噪声,并且具有良好的电源电压抑制比 (PSRR) 和共模抑制比 (CMRR)。Microchip Technology MIC333/MIC2333设备可在低至+1.8V的单电源电压运行,静态电流为23µA/放大器(典型值)。这些零点漂移运算放大器采用先进的CMOS工艺设计,提供单封装 (MIC333) 和双封装 (MIC2333) 形式。

数据手册:*附件:Microchip Technology MIC333,MIC2333零点漂移运算放大器数据手册.pdf

特性

  • 高DC精度
    • ±8µV(最大值)失调电压 (V OS )
    • ±0.03µV/°C(最大值)失调电压漂移(VOS 漂移)
    • VDD = 5.5V时,最低开环增益 (A OL ) 为120dB
    • VDD = 5.5 V时,最低电源电压抑制比 (PSRR) 为120dB
    • VDD = 5.5V时,最低共模抑制比率 (CMRR) 为120dB
    • ƒ = 0.1Hz至10Hz时,典型输入噪声电压 (E ni ) 为1µVP-P
  • 低功率和电源电压
    • 每个放大器的典型静态电流 (I Q ) 为23µA
    • 电源电压范围为+1.8V至+5.5V
  • 轨至轨输入/输出 (I/O)
  • 增益带宽积 (GBWP) 为300kHz(典型值)
  • 单位增益稳定
  • -40°C至+125°C的扩展温度范围
  • 可用封装选项
    • 单运算放大器:MIC333
    • 双运算放大器:MIC2333
  • 封装
    • 5引脚SC70(仅限MIC333)
    • 5引脚SOT-23(仅限MIC333)
    • 8引脚MSOP(仅限MIC2333)
  • 符合汽车标准(AEC Q100,等级 1)

典型应用电路

运算放大器

Microchip MIC333/2333:重新定义低功耗高精度测量的零点漂移运算放大器

核心技术特点

卓越的直流精度性能

MIC333/2333系列在直流精度方面表现突出:

  • 超低输入偏移电压 :±8μV(最大值),确保精确的信号放大
  • 极小温度漂移 :±0.03μV/°C(最大值),提供出色的温度稳定性
  • 高开环增益 :120dB(最小值),保证放大精度
  • 优异的电源抑制比 :120dB(最小值),降低电源噪声影响
  • 卓越的共模抑制比 :120dB(最小值),抑制共模干扰

低功耗与宽电压范围

  • 极低静态电流 :23μA/放大器(典型值),适合电池供电应用
  • 宽电源电压范围 :+1.8V至+5.5V,兼容多种电源系统
  • 轨到轨输入/输出 :最大化动态范围

频率响应与稳定性

  • 增益带宽积 :300kHz(典型值)
  • 单位增益稳定 :无需外部补偿
  • 扩展温度范围 :-40°C至+125°C,适合工业环境

零点漂移技术解析

MIC333/2333采用先进的斩波稳定技术,通过独特的架构消除传统运算放大器的1/f噪声和温度漂移问题:

工作原理

  • 主放大器 :处理高频信号,提供高带宽和增益
  • 辅助放大器与斩波开关 :将直流误差和低频噪声调制到更高频率
  • 低通滤波器 :滤除斩波时钟谐波
  • 数字控制 :管理开关和上电复位事件

技术优势

与自动归零器件相比,MIC333/2333将高频白噪声调制到低频,提供更好的整体性能。100kHz的斩波频率确保了有效的误差校正,同时将时钟音调置于可管理的频率范围内。

封装选项与应用灵活性

多样化封装选择

  • MIC333(单运放) :5引脚SC70、5引脚SOT-23
  • MIC2333(双运放) :8引脚MSOP

汽车级认证

器件符合AEC Q100 Grade 1标准,适用于汽车电子应用,确保在严苛环境下的可靠性。

典型应用电路

惠斯通电桥放大

MIC2333双运放配置为差分输入和差分输出放大器,适用于应变计、压力传感器和RTD等传感器信号调理:

  • 高输入阻抗 :最小化电桥负载误差
  • 差分增益 :+2001V/V,适合小差分信号
  • 低通滤波 :16kHz截止频率,优化信号质量

电流监测

低侧电流监测器设计提供+100V/V增益和0.8kHz低通滤波极点,精确监测负载电流。

精密比较器

通过MIC333提供极低直流偏移和高差分增益,结合传统比较器实现高精度电压比较功能。

设计考虑与最佳实践

输入保护

  • 电压限制 :输入引脚电压不得超过VSS-1V至VDD+1V范围
  • 电流限制 :输入引脚电流需限制在±2mA以内
  • ESD保护 :集成ESD保护结构,确保器件可靠性

稳定性考虑

  • 容性负载驱动 :使用串联电阻RISO改善容性负载下的稳定性
  • 相位裕度 :70°(典型值),确保稳定运行

PCB布局建议

  • 热电偶效应 :最小化不同金属连接点的温度依赖性电压
  • 屏蔽与接地 :使用地平面和星形接地减少串扰
  • 电源去耦 :在电源引脚附近放置0.01μF至0.1μF本地旁路电容

性能优势对比

与传统精密运算放大器相比,MIC333/2333在多个关键参数上具有明显优势:

  • 功耗降低 :比传统精密运放低一个数量级
  • 温度稳定性 :漂移系数优于标准精密运放10倍以上
  • 集成度 :单芯片实现传统需要多器件才能达到的性能

应用领域

便携式医疗设备

  • 生命体征监测
  • 便携式诊断设备
  • 医疗传感器接口

工业自动化

  • 过程控制传感器
  • 温度测量系统
  • 压力监测装置

汽车电子

  • 传感器信号调理
  • 电池管理系统
  • 车载监测系统

消费电子

  • 可穿戴设备
  • 智能家居传感器
  • 便携式测量仪器
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