Современные продукты компании Microchip.
Особенности и параметры ОУ, компараторов, усилителей PGA/SGA и инструментальных усилителей

№ 7’2014
PDF версия
Микроконтроллеры PIC компании Microchip получили достаточно широкое распространение в России и хорошо известны авторам встраиваемых приложений. Однако компания выпускает и ряд других микросхем, необходимых для реализации разрабатываемых решений. В предлагаемой статье рассмотрены особенности и приведены параметры операционных усилителей, компараторов и усилителей с регулируемым усилением, созданных за последние годы.

Компания Microchip Technology Inc. (г. Чандлер, Аризона, США) была образована в 1987 году — именно тогда General Instrument Microelectronics (GIM), подразделение микроэлектроники General Instrument (GI), получило новое название и отделилось от головной компании. Сама GI, созданная в 1939 году, начала полупроводниковый бизнес после слияния в 1960‑м с компанией General Transistor (GT).

Герман Фиалков (Herman Fialkov)

Рис. 1. Герман Фиалков (Herman Fialkov)

В 1954 году 32‑летний инженер Герман Фиалков (Herman Fialkov, 1922–2012 гг., рис. 1) основал фирму GT, которая стала одной из немногих успешных технологических компаний, производящих транзисторы. Компания выпускала несколько типов германиевых транзисторов, например GT‑34N, GT‑74, GT‑81/82, GT‑222 (рис. 2) и ряд других, а также фототранзисторы GT‑66 (впоследствии 2N318). Клиентами GT были такие известные компании и проекты, как UNIVAC, Control Data, Raytheon, позже Cray [1].

Транзистор GT 222-03A

Рис. 2. Транзистор GT 222-03A

C 1960 года полупроводниковые диоды и транзисторы уже под маркой GI начали выпускать и на Тайване (на перевезенном заводе Rhode Island Factory). Герман Фиалков занимал в GI различные руководящие должности вплоть до своего ухода из компании в 1968‑м. Впоследствии он выступал в качестве венчурного инвестора для высокотехнологических стартапов, в том числе для Standard Microsystems, Microsemi Corporation, Intel, Teledyne, EIS International, DSP Group, OPAL и множества других. Во время работы в GI Фиалков занялся освоением нового направления в электронике — микросхемотехникой, в частности интеграцией транзисторов GT в интегральные микросхемы — микрочипы [2].

В 1970–80‑х годах полупроводниковое подразделение GI выпускало разнообразную номенклатуру интегральных микросхем — микроконтроллеры с гарвардской архитектурой (PIC), микропроцессоры для игровых приставок, микросхемы памяти (ROM, EAPROM), микросхемы для управления цифровыми индикаторами и многие другие типы аналоговых и цифровых микросхем.

Стив Санги (Steve Sanghi)

Рис. 3. Стив Санги (Steve Sanghi)

С целью оптимизации доходов в середине 1980‑х компания GI выделила и продала ряд малорентабельных подразделений, в том числе и GIM, впоследствии переименованное в Microchip Technology Inc. После приобретения новой компании группой венчурных инвесторов она стала независимой. К началу 1990‑х компания в основном выпускала обычные ППЗУ и находилась не в лучшем финансовом состоянии и фактически была близка к ликвидации. Кардинальные изменения начались с приходом в 1990 году нового руководителя — Стива Санги, сумевшего к 2006‑му поднять Microchip на первую позицию в мире по производству 8‑разрядных микроконтроллеров [3].

Стив Санги (Steve Sanghi, рис. 3) — обладатель степеней бакалавра в области машиностроения колледжа штата Пенджаб (Индия) и магистра Массачусетского технологического института, занимал руководящие должности в различных полупроводниковых компаниях, в том числе Intel и Waferscale Integration, а с 1993 года стал президентом и главным исполнительным директором Microchip Technology.

Компания имеет официальные представительства в Москве и Санкт-Петербурге, а также на Украине и в Белоруссии. Центр технической поддержки Microchip в России проводит семинары и тренинги, на русском языке предоставляет статьи по применению продукции компании, оказывает содействие в разработке изделий и получении образцов микросхем и отладочных плат. Компания выпускает широкую номенклатуру отладочных средств для поддержки разработок на PIC-микроконтроллерах, аналоговых и цифровых устройств, предлагает среду разработки MPLAB IDE, в частности, бесплатное и многофункциональное ПО, редактор, ассемблер, линковщик, библиотеки и симулятор. Среда MPLAB IDE поддерживает различные компиляторы, программаторы и эмуляторы, в том числе выпускаемые компанией (PICkit2, ICD‑2, ICD‑3, REAL ICE). Разработчикам могут оказать существенную помощь бесплатные библиотеки условных графических обозначений и посадочных мест, включающие все предлагаемые Microchip микросхемы.

В каталоге Microchip 2014 года представлена широчайшая номенклатура аналоговых и цифровых микросхем, PIC-микроконтроллеров, цифровых сигнальных процессоров, ВЧ-устройств, EEPROM- и SRAM-памяти:

  • 8‑разрядные PIC-микроконтроллеры обеспечивают решения для всего диапазона уровней производительности 8‑разрядных МК с помощью простых в использовании средств разработки, полной технической документации, а также постдизайн-поддержки.
  • 16‑разрядные PIC-микроконтроллеры PIC24F, PIC24H/E и цифровые сигнальные контроллеры dsPIC30F, dsPIC33F/E.
  • 32‑разрядные PIC-микроконтроллеры высокой производительности. В данную категорию входят МК PIC32MZ (200 МГц, 330 DMIPS, до 2 Мбайт флэш-памяти, до 512 кбайт высокоскоростной SRAM), PIC32MX (1,65 DMIPS/MГц, до 512 кбайт флэш-памяти, до 128 кбайт высокоскоростной SRAM).
  • Усилители и линейные устройства: ОУ (в том числе прецизионные и с нулевым дрейфом), измерительные усилители, компараторы, усилители с программируемым коэффициентом усиления (PGA), усилители с выбираемым усилением (SGA — Selectable Gain Amplifier). Микросхемы этой категории предназначены для широкого спектра применений, в том числе для медицинских, промышленных и автомобильных приложений, отличаются низким энергопотреблением и малым форм-фактором.
  • Преобразователи данных: АЦП, ЦАП, цифровые потенциометры, измерители энергопотребления. Приборы характеризуются низким (до 175 мкА) токопотреблением, различной разрядностью (8, 10, 12 бит), наличием интерфейсов SPI, I2C, энергонезависимой памятью и внутренними источниками опорных напряжений.
  • Микросхемы интерфейсов: CAN, LIN, USB, Ethernet, SPI и инфракрасных.
  • Микросхемы привода двигателей: постоянного тока и биполярных шаговых.
  • Микросхемы и компоненты для управления питанием: зарядные устройства, устройства подкачки заряда, супервизоры для МК-систем, стабилизаторы с малым падением напряжения, драйверы мощных полевых транзисторов, гибридные ШИМ-контроллеры, импульсные стабилизаторы напряжения, детекторы напряжения и полевые транзисторы.
  • Микросхемы для систем безопасности и охраны: драйверы звуковых излучателей и сирен, микросхемы для детекторов дыма и окиси углерода.
  • Микросхемы для управления температурой: датчики температуры и контроллеры бесколлекторных двигателей вентиляторов.
  • Микросхемы памяти: последовательные ЭСППЗУ, последовательные ОЗУ (SRAM), последовательные и параллельные флэш ЗУ.
  • Беспроводные технологии: компоненты для встраиваемых Wi-Fi-систем, персональных зоновых сетей Bluetooth, систем безопасности и аутентификации; компоненты для беспроводных аудиоприложений: Wi-Fi Audio, Bluetooth Audio, Kleernet (до 8 каналов в системах домашнего кинотеатра); кабельные эквалайзеры, трансиверы и репитеры с поддержкой дистанции до 450 м и скоростей цифровых потоков до 3 Гбит/с и более; усилители мощности ВЧ, малошумящие усилители и ряд других ВЧ-устройств.
  • Часы реального времени [4].

 

Усилители и компараторы

Номенклатура ОУ, представленных в каталоге компании 2014 года, насчитывает более 170 типов микросхем в классах ОУ общего назначения (109 типов), прецизионных ОУ (43) и ОУ с нулевым дрейфом (21), классификационные параметры микросхем ОУ приведены в таблице, приборы в таблице расположены в порядке возрастания быстродействия.

Таблица. Классификационные параметры микросхем ОУ

Класс прибора

Типы микросхем

Число ОУ

Произведение Ку
на ширину полосы
пропускания, кГц

Ток
потребления, мкА

Коэффициент
влияния нестабильности
источников питания, дБ

Максимальная скорость
нарастания выходного
напряжения, В/мкс

Коэффициент ослабления
синфазного сигнала, дБ

Напряжение
питания, В

Корпус

общего назначения

MCP6441/2/4

1/2/4

9

0,65

65

0,003

60

1,4–6

SOT23, SOIC, MSOP, TDFN, TSSP

MCP6041/2/3/4

1/2/4

14

1

70

0,003

62

SOT23, PDIP, SOIC, MSOP

MCP6421/2/4

1/2/4

90

4,4

90

0,05

90

1,8–5, 5

SOT23, SC70, MSOP, SOIC, TSSOP

MCP6141/2/3/4

1/2/4

100

1

70

0,024

60

1,4–6

PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP, SOT23

MCP6231/1R/1U/2/4

1/2/4

300

30

83

0,15

61

1,8–6

SOT23, MSOP, SOIC, PDIP, TDFN, TSSOP

MCP6241/1R/1U/2/4

1/2/4

560

70

83

0,3

60

1,8–5, 5

SOT23, PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP, DFN

MCP6401/1R/1U/
2/4/6/7/9

1/2/4

1000

90

73

0,5

75

1,8–6

SC70, SOT23, SOIC, TDFN, TSSOP

MCP6001/1R/1U/2/4

1/2/4

1000

100

88

0,6

76

SC70, SOT23, SOIC, PDIP, MSOP, TSSOP, DFN

MCP6L01/1R/1U/2/4

1/2/4

1000

170

83

0,6

78

1,8–5

SC70, SOT23, MSOP, SOIC, TSSOP

MCPH01/2/4

1/2/4

1200

185

102

0,8

100

±1,75…±8

SC70, SOT23, SOIC, TDFN, TSSOP

MCP6271/1R/2/3/4/5

1/2/4

2000

170

70

0,9

65

2–6

PDIP, SOIC, MSOP, SOT23, TSSOP

MCP6471/2/4

1/2/4

2000

200

91

1,1

88

2–5, 6

SC70, SOT23, SOIC, MSOP, TDFN, TSSOP

MCP6L71/1R/2/4

1/2/4

2000

240

89

0,9

91

2–6

SOT23, SOIC, MSOP, TSSOP

MCP6H71/2/4

1/2/4

2700

600

105

2

103

±1,75…±6

SOIC, TDFN, TSSOP

MCP601/2/3/4

1/2/4

2800

325

80

2,3

75

2,7–6

PDIP, SOIC, TSSOP, SOT23

MCP6L1/1R/2/4

1/2/4

2800

330

90

90

SOT23, SOIC, MSOP, TSSOP

MCP6286

1

3500

720

80

2

76

2,2–5,5

SOT23-5

MCP6481/2/4

1/2/4

4000

400

91

2,7

88

SC70, SOT23, MSOP, SOIC, TDFN, TSSOP

MCP6281/1R/2/3/4/5

1/2/4

5000

570

70

2,5

65

2,2–6

PDIP, SOIC, MSOP, SOT23, TSSOP

MCP6H81/2/4

1/2/4

5500

1300

102

5

100

3,5–12

SOIC, TDFN, TSSOP

MCP6491/2/4

1/2/4

7500

800

90

6

88

2,4–5,5

SC70, SOT23, SOIC, MSOP, TDFN, TSSOP

MCP6H91/2/4

1/2/4

10 000

2800

94

10

98

3,5–12

SOIC, TDFN, TSSOP

MCP6291/1R/2/3/4/5

1/2/4

10 000

1300

70

7

65

2,4–6

PDIP, SOIC, MSOP, SOT23, TSSOP

MCP6L91/1R/2/4

1/2/4

10 000

1350

89

7

91

SOT23, SOIC, MSOP, TSSOP

MCP631/2/3/4/5/9

1/2/4

24 000

3600

61

10

63

2,5–5,5

SOIC, TDFN, SOT23, TSSOP, DFN, MSOP, QFN

MCP660/1/2/3/4/5/9

1/2/4

60 000

9000

32

66

QFN, SOIC, TSSOP, SOT23, TDFN, MSOP, DFN

прецизионные

MCP6031/2/3/4

1/2/4

10

1,35

70

0,004

70

1,8–5,5

DFN, SOIC, MSOP, SOT23, TSSOP

MCP606/7/8/9

1/2/4

155

25

80

0,08

75

2,5–6

PDIP, SOIC, TSSOP, SOT23

MCP616/7/8/9

1/2/4

190

25

86

0,08

80

2,3–6,5

PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP

MCP6051/2/4

1/2/4

385

45

87

0,15

91

1,8–6

SOIC, TDFN, SOT23, TSSOP

MCP6061/2/4

1/2/4

730

90

70

0,25

72

MCP6071/2/4

1/2/4

1200

170

87

0,5

89

MCP6021/2/3/4

1/2/4

10 000

1350

74

7

74

2,5–5,5

SOT23, PDIP, SOIC, TSSOP

MCP621/1S/2/3/4/5/9

1/2/4

20 000

3600

61

10

65

SOIC, TDFN, SOT23, TSSOP,
DFN, QFN, MSOP

MCP651/1S/2/3/4/5/9

1/2/4

50 000

6000

30

с нулевым дрейфом

MCP6V11/1U/2/4

1/2/4

80

7,5

118

0,03

119

1,6–5,5

SOT23, MSOP, SC70, TDFN, TSSOP

MCP6V31/1U/2/4

1/2/4

300

34

120

0,13

120

1,8–5,5

TC7652

1

400

1000

120

1

120

6,5–18

DIP8, DIP14

MCP6V01/2/3

1/2

1300

400

130

0,5

130

1,8–5,5

SOIC, TDFN, DFN

MCP6V06/7/8

1/2

1300

400

125

0,5

120

TC913A/B

2

1500

650

110

0,5

110

7–16

PDIP, SOIC

MCP6V26/7/8

1/2

2000

800

125

1

125

2,3–5,5

MSOP, SOIC, TDFN, DFN

TC7650

1

2000

2000

120

2,5

120

6,5–16

DIP8, DIP14

Примечаниe. Серии микросхем в графе «типы» отличаются только корпусами и числом единичных ОУ.

Большинство типов микросхем, приведенных в таблице, обеспечивают работу в диапазоне температур окружающей среды –40…+125 °C, что позволяет применять их в самых различных промышленных, автомобильных и специальных приложениях. Исполнение микросхем МСР6401/1R/1U/2/4/6/7/9 способно работать в диапазоне –40…+155 °C.

Большинство микросхем ОУ компании относятся к классу Rail-to-Rail («от шины до шины»), что означает возможность получения размаха выходного напряжения в пределах почти от нуля до напряжения шины питания (при однополярном питании), при этом входное напряжение может также изменяться от 0 до VDD. Такая возможность особенно важна для устройств, работающих при малых питающих напряжениях, характерных для различных приложений с питанием от батарей. Рассмотрим особенности некоторых перспективных микросхем ОУ (по данным на 2012–2014 гг.).

Серия МСР642х

Это одиночные ОУ в корпусах SC70-5, SOT‑23-5 (MCP6421), сдвоенные ОУ (МСР6422) в корпусах MSOP, SOIC и счетверенные ОУ (МСР6424) в корпусах SOIC, TSSOP класса Rail-to-Rail с минимальным однополярным напряжением питания 1,8 В и низким токопотреблением (4,5 мкА). Микросхемы могут успешно использоваться в приложениях с батарейным питанием, в том числе в портативных медицинских приборах, удаленных датчиках, датчиках тока источников питания, активных аналоговых фильтрах, для мониторинга систем безопасности и в других приложениях, требующих минимального энергопотребления. Микросхемы обладают повышенной защищенностью от электромагнитных излучений различной природы и могут использоваться вблизи линий электропередачи, радиостанций и систем мобильной связи. Приведем основные особенности и параметры единичных ОУ микросхем серии (кроме указанных в таблице):

  • Низкое напряжение смещения: не более ±1 мВ.
  • Коэффициент подавления ВЧ синфазных помех (EMIRR): 97 дБ (на частоте 1,8 ГГц).
  • Устойчивая работа при коэффициенте усиления вплоть до единицы.
  • Нет инверсии фазы.
  • Температурный коэффициент напряжения смещения: ±3 мкВ/°C.
  • Входной ток утечки: ±1 пА.
  • Входные импедансы Zcm/Zdiff: 1013Ом/12 пФ.
  • Максимальные высокий и низкий уровни выходного сигнала: на 4/5 мВ меньше напряжения питания (VDD) и на 4/5 мВ больше нуля (Vss).
  • Плотность входного шума: 90–95 нВ/Гц (в полосе 1–10 кГц).
Переходная характеристика ОУ класса Rail-to-Rail

Рис. 4. Переходная характеристика ОУ класса Rail-to-Rail

Особенности работы микросхем класса Rail-to-Rail проиллюстрированы диаграммами, приведенными на рис. 4, — на неинвертирующий вход ОУ подан синусоидальный сигнал размахом более, чем напряжение питания, и с заходом в отрицательную область, выходной сигнал ограничен уровнями 0–5 В. Схема применения рассматриваемых микросхем в качестве усилителя сигналов тензодатчиков приведена на рис. 5 (оптимальная реализация на одной микросхеме МСР6424).

Схема усилителя сигнала тензодатчиков

Рис. 5. Схема усилителя сигнала тензодатчиков

Серия МСР644х

Одиночные ОУ в корпусах SC70-5, SOT‑23-5 (MCP6441), сдвоенные ОУ в корпусах SOIC, MSOP (MCP6442), 2×3 TDFN (MCP6442) и счетверенные ОУ в корпусах SOIC, TSSOP (MCP6444) класса Rail-to-Rail с минимальным напряжением питания 1,4 В и сверхнизким током покоя (450 нА). Области применения микросхем те же, что и у приборов серии 642х. Отличающиеся параметры (кроме приведенных в таблице):

  • Напряжение смещения: ±4,5 мВ.
  • Входные импедансы Zcm/Zdiff: 1012Ом/6 пФ.
  • Максимальные высокий и низкий уровни выходного сигнала: на 20 мВ меньше напряжения питания (VDD) и на 20 мВ больше нуля (Vss).
  • Плотность входного шума: 190 нВГц (1 кГц).

Области применения микросхем серии такие же, как и у приборов серии МСР621х, простая схема измерения тока заряда аккумуляторов на микросхеме MCP6441 приведена на рис. 6.

Схема измерения тока заряда аккумуляторов

Рис. 6. Схема измерения тока заряда аккумуляторов

Серии МСР647х, МСР648х, МСР649х

Одиночные ОУ в корпусах SC70, SOT‑23 (MCP6471, MCP6481, MCP6491), сдвоенные ОУ в корпусах SOIC, MSOP, 2×3 TDFN (MCP6472, MCP6482, MCP6492) и счетверенные ОУ класса Rail-to-Rail с полосой пропускания 2–7,5 МГц. Минимальное напряжение питания микросхем составляет 2–2,4 В, при этом ток покоя с ростом быстродействия увеличивается от 100 мкА (МСР647х) до 530 мкА (МСР649х). Микросхемы отличаются очень малым входным током утечки (150 пА), что позволяет эффективно использовать их в качестве усилителей сигналов фотодиодов, датчиков ОВП (окислительно-восстановительного потенциала) и рН-метров, пьезоэлектрических преобразователей, усилителей с высоким входным сопротивлением и в ряде других приложений с низковольтным питанием. На рис. 7 приведена простая схема включения ОУ серии в качестве усилителя сигналов фотодиодов для оптических приемников различного назначения. Назовем основные параметры микросхем серии МСР647х, кроме приведенных в таблице (в скобках и через дробь указаны отличающиеся параметры приборов серий МСР648х, МСР649х):

  • Напряжение смещения: ±1,5 мВ.
  • Температурный коэффициент напряжения смещения: ±2,5 мкВ/°C.
  • Входной ток утечки при Т = +25 °C — ±1 пА, с ростом температуры ток увеличивается и при Т = +125 °C достигает значения 150 пА.
  • Входной импеданс Zcm/Zdiff: 1013Ом/6 пФ.
  • Максимальные высокий и низкий уровни выходного сигнала: 5,493/0,007 В при VDD= 5,5 В.
  • Плотность входного шума в полосе 1–10 кГц: 23–27 нВ/Гц (18–23 нВГц)/14–19 нВ/Гц.
Схема измерения тока заряда аккумуляторов

Рис. 6. Схема измерения тока заряда аккумуляторов

Серия МСР6V1x

Одиночные ОУ с нулевым дрейфом в корпусах SOT‑23, SC70 (MCP6V11, MCP6V11U), сдвоенные ОУ в корпусах MSOP, 2×3 TDFN (MCP6V12) и счетверенный ОУ в корпусе TSSOP (MCP6V14) со сверхнизким напряжением смещения Vos (±8 мкВ) и температурным дрейфом напряжения Vos (±50 нВ/°C). ОУ микросхем отличаются очень малым уровнем шумов на низких и сверхнизких частотах (Eni = 0,67 мкВ в диапазоне 0,01–1 Гц) и могут эксплуатироваться при минимальном напряжении питания 1,6 В. Перечисленные особенности позволяют использовать микросхемы в ответственных инструментальных приложениях, например в точных медицинских приборах, измерителях температуры, портативных измерительных приборах, схемах контроля удаленных датчиков, а также для схем корректоров напряжения смещения. На рис. 8 приведена простая схема корректора напряжения смещения для мощных драйверов. Основные параметры микросхем (за исключением представленных в таблице):

  • Напряжение смещения: ±8 мкВ.
  • Входной ток утечки: +5 пА, ток увеличивается с ростом температуры (при Т = +85 °C — +17 пА).
  • Температурный коэффициент напряжения смещения в диапазоне температур –40…+125 °C: ±50 нВ/°C.
  • Ку с разомкнутой ОС: 135 дБ (VDD= 5,5 В).
  • Плотность входного шума: 102 нВГц (в полосе до 500 Гц).
Схема корректора напряжения смещения мощных драйверов

Рис. 8. Схема корректора напряжения смещения мощных драйверов

Серия МСР6V3x

Одиночные (MCP6V31, MCP6V31U), сдвоенные (МСР6V32) и счетверенные (МСР6V34) ОУ отличаются от рассмотренных выше микросхем серии МСР6V1x более высоким быстродействием, основные параметры примерно такие же, корпуса и назначение выводов полностью совпадают, как и области применения.

Большой популярностью у клиентов Microchip пользуются микромощные ОУ серии MCP614x (2009 г.). Одиночные ОУ в корпусах PPIP, SOIC, MSOP, SOT‑23 (MCP6141, MCP6143), сдвоенные ОУ в корпусах PDIP, SOIC, MSOP (MCP6142) и счетверенные ОУ в корпусах PDIP, SOIC, TSSOP (MCP6444) класса Non-Unity Gain Rail-to-Rail с минимальным напряжением питания 1,4 В и малым собственным токопотреблением хорошо подходят для устройств с питанием от батарей. Приборы отличаются высокой стабильностью при Ку = 10 и более (Non-Unity Gain Stable Operational Amplifier). Приведем основные параметры микросхем (кроме перечисленных в таблице):

  • Напряжение смещения: ±3 мВ.
  • Собственный ток потребления на каждый ОУ микросхем: 0,3–1 мкА (0,6 мкА типовое значение).
  • Входной ток учечки: 1 пА.
  • Температурный коэффициент напряжения смещения в диапазоне температур –40…+85 °C: ±1,8 мкВ/°C.
  • Диапазон линейной работы по выходному напряжению: до 100 мВ (VDD — 100 мВ) (при однополярном питании).
  • Плотность входного шума: 170 нВГц (на частоте 1 кГц).

Прецизионные ОУ серии MCP651x выполнены с использованием технологии калибровки mCal, позволяющей реализовать ОУ с очень низкими начальными напряжениями смещения. Калибровка может осуществляться при подаче напряжения питания или при помощи внешнего вывода, что позволяет перекалибровывать ОУ так часто, как это требуется. При частой перекалибровке точность ОУ перестает зависеть от окружающих условий, поскольку погрешность на дрейф может быть минимизирована за счет калибровки ОУ при каждом изменении температуры на 5 °C.

Одиночные ОУ в корпусах SOIC, TDFN, SOT‑23 (MCP651, MCP651S, MCP653), сдвоенные ОУ в корпусах DFN, SOIC, MSOP (MCP652, MCP655) и счетверенные ОУ в корпусах SOIC, TSSOP, QFN (MCP654, MCP659) класса Rail-to-Rail производят самокалибровку при подаче питания. Некоторые из ОУ серии (MCP651, MCP653, MCP655, MCP659) оснащены дополнительным выводом CAL/CS для калибровки, используемым при работе в режимах с низким энергопотреблением. Микросхемы могут с успехом применяться в качестве драйверов АЦП, усилителей оптических датчиков, в сканерах штрих-кодов, а также для управления усилителями мощности. Основные особенности и параметры микросхем (кроме приведенных в таблице):

  • Калиброванное напряжение смещения: ±200 мкВ.
  • Температурный коэффициент напряжения смещения в диапазоне температур –40…+125 °C: ± 2,5 мкВ/°C.
  • Минимальное и максимальное выходное напряжение: от 25 мВ до (VDD–50) мВ при однополярном питании, Ку = 2, VDD= 2,5 В.
  • Выходной ток короткого замыкания: ±100 мА (Vdd = 5,5 В).
  • Общий коэффициент гармоник + шум (THD+N): 0,0012% (при Ку = +1, Vdd= 5,5 В, Uвых = 4 Вп-п, f = 1 кГц, в полосе частот до 80 кГц).
  • Время нарастания tr от 10 до 90%: 6 нс.
  • Плотность входного шума: 7,5 нВ/Гц (f= 1 МГц), уровень входного шума 17 мкВ (в диапазоне 0,1–10 Гц).

Компания предлагает различные инструменты для облегчения разработок электронных приборов, в которых используются ОУ Microchip, в том числе макромодели SPICE, программное обеспечение FilterLab, инструмент для выбора компонентов MAPS (Microchip Advanced Part Selector), демонстрационные и отладочные платы, техническую документацию по применению микросхем.

Компания выпускает несколько десятков типов компараторов, предназначенных для работы при напряжении питания 1,6–5,5 В и в диапазоне температур –40…+125 °C. Ток покоя большинства приборов находится в пределах 1–2,5 мкА, быстродействие (время задержки включения) — около 4 мкс, для быстродействующих типов — примерно 50 нс. В качестве примера рассмотрим особенности быстродействующих компараторов серии МСР656х (спецификация 2013 г.).

Схема формирователя импульсов

Рис. 9. Схема формирователя импульсов

Одиночные (МСР6561, МСР6561R, MCP6561U), сдвоенные (МСР6562) и счетверенные (МСР6564) компараторы предназначены для применения в портативных компьютерах, сотовых телефонах, RC-таймерах, схемах тревоги и мониторинга, формирователях временных окон, мультивибраторах и многих других приложениях с низковольтным питанием. При напряжениях питания в пределах 1,8–5,5 В приборы формируют выходные сигналы с уровнями от 0,6 В до (VDD–0,7) В, на рис. 9 приведена схема формирователя прямоугольных импульсов из сигналов любой формы на основе компараторов серии МСР656х (приборы относятся к классу Rail-to-Rail). На рис. 10 приведены переходные импульсные характеристики компаратора при подаче на его вход синусоидального напряжения размахом более, чем напряжение питания VDD = 5,5 В, микросхемы допускают подачу входного сигнала с уровнями от (Vss–0,3) B до (VDD+0,3) B. Основные параметры микросхем:

  • Напряжение смещения: не более ±10 мВ (типовое значение ±3 мВ).
  • Коэффициент влияния нестабильности источников питания — 70 дБ, коэффициент ослабления синфазного сигнала — 66 дБ.
  • Входной импеданс Zcm/Zdiff: 1013Ом/2 пФ.
  • Выходной ток короткого замыкания: ±30 мА.
  • Время задержки включения/выключения: 56 нс/49 нс (VDD= 1,8 В), 34 нс/47 нс (VDD = 5,5 В).
  • Длительность фронта/спада выходных импульсов: 20/20 нс.
  • Максимальная частота переключения: 2 МГц (VDD= 1,8 В), 4 МГц (VDD = 5,5 В).
Переходная характеристика

Рис. 10. Переходная характеристика

 

Усилители с программируемым и выбираемым усилением

В каталоге компании 2014 года представлены две серии усилителей с программируемым усилением — MCP6S9x и MCP6S2x. Одноканальные (MCP6S21), двухканальные (MCP6S22), шестиканальные (MCP6S26) и восьмиканальные (MCP6S28) усилители PGA класса Rail-to-Rail с однополярным питанием выпускаются в корпусах PDIP, SOIC, MSOP, TSSOP. Структура 8‑канальных микросхем приведена на рис. 11, выбор каналов и установка усиления каждого из них осуществляется через последовательный интерфейс SPI. Коэффициенты усиления по напряжению каждого канала могут иметь значения от +1 до +32, с целью экономии энергопотребления любой канал или группа каналов могут быть отключены. Приведем основные особенности и параметры микросхем:

  • Коэффициенты усиления каналов: +1, +2, +4, +5, +8, +10, +16, +32.
  • Малая погрешность установки Ку: не более ±1%.
  • Малое напряжение смещения: не более ±275 мкВ.
  • Малый уровень шумов: 10 нВГц (на частоте 10 кГц).
  • Малое токопотребление: 1 мА, напряжение питания 2,5–5,5 В.
  • Диапазон рабочих температур окружающей среды –40…+85 °C, микросхемы могут работать и при большей температуре, при этом температура кристаллов не должна превышать +150 °C.
  • Ток утечки: ±1 пА.
  • Коэффициент влияния нестабильности источников питания: 85 дБ.
  • Входной импеданс: 1013Ом/15 пФ.
  • Полоса пропускания по уровню –3 дБ: 2–12 МГц.
  • Скорость нарастания выходного напряжения: 4–22 В/мкс.
  • Коэффициент гармонических искажений + шум (THD+Noise) от 0,0015% (Ку = 1, f= 1 кГц) до 0,036% (Ку = 16, f = 20 кГц).
Структурная схема усилителя PGA

Рис. 11. Структурная схема усилителя PGA

Микросхемы серии могут найти применение в качестве драйверов АЦП, аналоговых мультиплексоров, в схемах преобразователей данных, промышленных измерительных системах, испытательном оборудовании и медицинских приборах.

Структурная схема усилителя SGA

Рис. 12. Структурная схема усилителя SGA

Серия усилителей с выбираемым усилением MCP6G0x включает одноканальные (MCP6G01), двухканальные (MCP6G02) и четырехканальные (MCP6G04) микросхемы класса Rail-to-Rail с возможностью установки трех значений коэффициентов усиления по напряжению — +1, +10, +50, осуществляемой путем подачи различных управляющих напряжений на вывод GSEL. Структура одноканальных микросхем серии приведена на рис. 12, при отключенном выводе GSEL Ку = 1, при заземленном — Ку = 10, при подаче напряжения питания — Ку = 50. Полоса пропускания усилителей находится в пределах 250–900 кГц, точность установки Ку не более 1%, напряжение питания 1,8–5,5 В, ток потребления 110 мкА на единичный усилитель. Как и PGA, усилители данной серии могут использоваться в тех же областях применения, а также в считывателях штрих-кодов, цифровых видеокамерах и различных приборах для измерения расхода энергоресурсов. Приборы могут эксплуатироваться в диапазоне температур –40…+125 °C.

Структурная схема инструментального усилителя MCP6N11

Рис. 13. Структурная схема инструментального усилителя MCP6N11

Схема включения инструментального усилителя MCP6N11

Рис. 14. Схема включения инструментального усилителя MCP6N11

В каталоге компании представлен и инструментальный (измерительный) усилитель класса Rail-to-Rail MCP6N11, выпускаемый в корпусах SOIC и 2×3 TDFN, структурная схема микросхемы приведена на рис. 13, а схема типового включения — на рис. 14. Предусмотрено пять исполнений с различными минимальными коэффициентами усиления: 1, 2, 5, 10, 100, приведем основные особенности и параметры микросхем:

  • Установка коэффициента усиления двумя внешними резисторами.
  • Высокие значения CMRR (115 дБ при Куmin= 100), PSRR (115 дБ при Куmin = 100).
  • Полоса пропускания: 500 кГц (Ку = 1).
  • Напряжение питания: 1,8–5,5 В.
  • Ток потребления: 0,8 мА на усилитель.
  • Напряжение смещения в зависимости от исполнения (Куmin): от ±0,35 мВ при Куmin= 100 до ±3 мВ при Куmin = 1.
Литература
  1. http://dcbrock.net/news/2012/05/16/herman-fialkov-an-appreciation
  2. http://cable.poly.edu/in-memorium/2012/march/herman-fialkov‑51
  3. http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1165987
  4. https://www.microchip.com/pagehandler/en-us/products/home.html

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *