低功耗零漂移運放 LTC2063/LTC2064/LTC2065：極致性能與廣泛應用

在電子設計領(lǐng)域，對于低功耗、高精度的追求從未停止。LTC2063/LTC2064/LTC2065 系列運放，作為低功耗、零漂移的杰出代表，為工程師們帶來了新的設計思路和解決方案。

文件下載：LTC2065IUD#PBF.pdf

產(chǎn)品概述

LTC2063/LTC2064/LTC2065 分別為單通道、雙通道和四通道低功耗、零漂移、20kHz 放大器。它們的典型供電電流為每放大器 1.4μA，最大僅 2μA，且具備關(guān)機模式，可有效降低功耗。其自校準電路使輸入失調(diào)極低（最大 5μV），失調(diào)漂移也僅為 0.02μV/°C。同時，輸入偏置電流極低，在全溫度范圍內(nèi)最大不超過 100pA，這使得在反饋網(wǎng)絡中可使用高值節(jié)能電阻。

產(chǎn)品特性

低功耗特性

• 低供電電流：每放大器最大供電電流僅 2μA，典型值為 1.4μA，關(guān)機電流最大為 170nA（每放大器），這使得它在對功耗要求極高的應用中表現(xiàn)出色，能夠有效延長電池續(xù)航時間。
• 寬工作電源范圍：工作電源范圍為 1.7V 至 5.25V，可適應多種不同的電源環(huán)境，為設計帶來了更大的靈活性。

高精度特性

• 低失調(diào)電壓：最大失調(diào)電壓為 5μV，失調(diào)電壓漂移最大為 0.02μV/°C，確保了在不同溫度環(huán)境下都能保持高精度的信號處理。
• 低輸入偏置電流：典型輸入偏置電流為 3pA，在 -40°C 至 85°C 范圍內(nèi)最大為 30pA，-40°C 至 125°C 范圍內(nèi)最大為 100pA，這使得它在高阻抗電路中能夠有效減少偏置電流引起的誤差。

其他特性

• 集成 EMI 濾波器：在 1.8GHz 時具有 114dB 的抑制能力，可有效減少電磁干擾對信號的影響。
• 軌到軌輸入輸出：能夠處理接近電源軌的信號，提高了信號的動態(tài)范圍。
• 低電荷上電：適合占空比應用，可減少系統(tǒng)總功耗。

應用領(lǐng)域

無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡信號調(diào)理

在無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡中，對功耗和信號精度都有較高要求。LTC2063/LTC2064/LTC2065 的低功耗和高精度特性，使其能夠在保證信號質(zhì)量的同時，降低整個網(wǎng)絡的功耗，延長設備的使用壽命。

便攜式儀器系統(tǒng)

便攜式儀器通常依賴電池供電，對功耗極為敏感。該系列運放的低功耗特性正好滿足了這一需求，同時其高精度也能保證儀器的測量準確性。

低功耗傳感器調(diào)理

對于各種低功耗傳感器，如氣體傳感器、溫度傳感器等，LTC2063/LTC2064/LTC2065 能夠?qū)鞲衅鬏敵龅奈⑷跣盘栠M行精確調(diào)理，確保傳感器的測量精度。

醫(yī)療儀器

在醫(yī)療儀器中，對信號的精度和穩(wěn)定性要求極高。該系列運放的高精度和低噪聲特性，使其能夠滿足醫(yī)療儀器對信號處理的嚴格要求。

能量收集應用

在能量收集系統(tǒng)中，需要盡可能地降低功耗，以提高能量收集效率。LTC2063/LTC2064/LTC2065 的低功耗特性使其成為能量收集應用的理想選擇。

典型應用案例

微功耗精密氧氣傳感器

該電路可在 0% 至 30% 的氧氣水平范圍內(nèi)工作，在正常大氣氧濃度（20.9%）下，傳感器完全初始化后標稱輸出為 1V，總有源功耗在單軌電源下小于 2.1μA。由于 LTC2063 的軌到軌輸入特性，無需額外的直流電平轉(zhuǎn)換，且其極低的輸入失調(diào)電壓（典型值 1μV，最大值 5μV），可對 mV 級輸入信號進行大幅放大而不引入顯著誤差。

RTD 傳感器

該電路在最小 2.6V 軌上的總供電電流僅為 35μA，在室溫下精度可達 ±1°C。LTC2063 極低的典型失調(diào)（1μV）和典型輸入偏置電流（3pA），允許在 RTD 中使用非常低的激勵電流，從而減少自熱效應，提高測量精度。

90V 高端電流檢測

該電路可在 4.5V 至 90V 的輸入電壓范圍內(nèi)測量 100μA 至 250mA 的電流。LTC2063 低的典型輸入失調(diào)電壓（1μV）和低輸入偏置電流（3pA），使得輸出誤差遠小于電阻精度限制所導致的誤差，輸出精度主要由電阻 (R{SENSE})、(R{IN}) 和 (R_{OUT}) 的精度決定。

設計注意事項

輸入電壓噪聲

零漂移放大器通過外差法將直流和閃爍噪聲移至更高頻率，以實現(xiàn)低輸入失調(diào)電壓和 1/f 噪聲。但早期零漂移放大器會產(chǎn)生自校準頻率的空閑音調(diào)，而 LTC2063/LTC2064/LTC2065 采用先進電路技術(shù)抑制了這些雜散信號，使用起來更加方便。

輸入電流噪聲

對于高源阻抗和反饋阻抗的應用，輸入電流噪聲可能會成為總輸出噪聲的重要來源。LTC2063/LTC2064/LTC2065 通過使用 MOSFET 輸入設備和自校準技術(shù)，實現(xiàn)了低輸入電流噪聲，但在失調(diào)歸零頻率處電流噪聲會增加。

輸入偏置電流和時鐘饋通

零漂移放大器的輸入偏置電流特性與傳統(tǒng)運放不同，LTC2063/LTC2064/LTC2065 通過精心設計和創(chuàng)新的自舉電路，將輸入偏置電流控制在較低水平。同時，輸入處的瞬態(tài)開關(guān)電流會與源阻抗和反饋阻抗相互作用，產(chǎn)生時鐘饋通現(xiàn)象，可通過使用電容限制閉環(huán)系統(tǒng)帶寬來濾除。

熱電偶效應

為了實現(xiàn)微伏級的精度，必須考慮熱電偶效應。不同金屬連接會形成熱電結(jié)，產(chǎn)生與溫度相關(guān)的電壓。在設計電路時，應注意電路板布局和元件選擇，盡量減少放大器輸入信號路徑中的結(jié)數(shù)量，避免使用連接器、插座等易產(chǎn)生熱電動勢的元件。

泄漏效應

高阻抗信號節(jié)點的泄漏電流會影響測量精度，特別是在高電壓和高溫應用中。應使用高質(zhì)量的絕緣材料，并清潔絕緣表面，在潮濕環(huán)境中可能需要進行表面涂層處理，以提供防潮屏障。

總結(jié)

LTC2063/LTC2064/LTC2065 系列運放以其低功耗、高精度、寬工作電源范圍等特性，在多個領(lǐng)域都有廣泛的應用前景。在設計過程中，工程師們需要充分考慮輸入電壓噪聲、輸入電流噪聲、輸入偏置電流和時鐘饋通、熱電偶效應以及泄漏效應等因素，以確保電路的性能和穩(wěn)定性。大家在實際應用中，是否也遇到過類似的問題呢？又是如何解決的呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。